余高奇博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 经典热力学也称平衡态热力学,研究系统由一个热力学平衡态变化至另一个热力学平衡态的准静态过程的自发性; 它是真实热力学过程发生的必要条件。

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温度对化学平衡的影响(Ⅲ)

已有 1109 次阅读 2024-9-5 07:41 |系统分类:教学心得

       本文拟指出“范特霍夫公式”热力学推导过程的数学逻辑错误,供参考.

1.范特霍夫公式

       范特霍夫公式参见如下式(1)所示:

         image.png           (1)

       式(1)中“Kθ”表示T温度下的标准平衡常数;“ΔrHθm”表示T温度下的焓变;“R”代表摩尔气体常数,

R=8.314J·mol-1·K-1.

2.范特霍夫公式的热力学推导

    参见如下范特霍夫公式的热力学推导过程[1]

    依微积分原理可得:

    image.png           (2)

    另依热力学基本方程可得:

    image.png         (3)

    当热力学过程建立平衡时,δW'=0           (4)

    将式(4)代入式(3)可得:

    image.png                     (5)

   式(5)结合微积分原理可得:

   image.png                                  (6)  

   将式(6)代入式(2),并结合热力学基本原理整理可得: 

   image.pngimage.png          (7)  

   对于标态下化学反应(或相变),上式可变形为:

   image.png           (8) 

  另热力学规定:  

   image.png                         (9) 

  将式(9)代入式(8),并整理可得:

  image.png                                  (10)

  QED.    

3.范特霍夫公式热力学推导的数学逻辑错误

     范特霍夫公式推导过程,式(2)、(3)、(4)、(5)、(6)及(7)成立,要求对应的热力学过程函

数必须连续、无间断,且可积可微.

    范特霍夫公式推导过程,由式(7)→式(8)步骤,同样要求热力学过程函数连续、无间断.

    事实上不同温度下的化学反应(或相变),属于不同的热力学过程,明显不连续、有间断;不能将式(7)

应用于式(8).

 4. 结论

   ⑴不同温度下的化学反应(或相变),属于不同的热力学过程;过程函数不连续、有间断;

   ⑵范特霍夫公式的热力学推导过程存在较大数学逻辑缺陷. 

 参考文献

[1]天津大学物理化学教研室编. 物理化学(上册,第五版).北京:高等教育出版社.2009,5:207-208.



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