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。

博文

化学平衡移动基本原理与热力学等温方程的因果关系

已有 622 次阅读 2024-4-30 12:04 |系统分类:教学心得

       本文拟结合气相反应实例,介绍化学平衡移动基本原理与热力学等温方程的因果关系,供参考.

       已知在温度T时,气相反应aA(g)+bB(g)→cC(g)+dD(g)的热力学平衡常数为Kθ,A(g)、B(g)、C(g)及D(g)

的分压依次为pApBpCpD,试判断该气相反应的自发性.

  1. 热力学平衡常数(Kθ)与压力反应商(Jp

    对于温度T时,气相反应aA(g)+bB(g)→cC(g)+dD(g),

    image.png                         (1)

    image.png                            (2)

    式(1)、(2)中“image.png”表示气相组分B的平衡分压;“image.png”代表气相组分B在任意时刻的分压;

vB表示气相组分B的化学计量系数.

 2.化学平衡移动基本原理

       在温度T时,对于气相反应aA(g)+bB(g)→cC(g)+dD(g),

       ①如果Jp>Kθ,则平衡逆向移动;

       ②如果Jp<Kθ,则平衡正向移动;

        ③Jp=Kθ,则平衡不移动.

        以上①、②及③统称化学平衡移动基本原理.

        化学平衡移动基本原理来源于生产实践,是判断化学平衡移动的出发点.

  3.热力学等温方程

        温度T时,气相反应aA(g)+bB(g)→cC(g)+dD(g),对应的热力学等温方程可表示为:

        image.png      (3)

        式(3)中“image.png”分别为气相反应的摩尔吉布斯函数变及标准摩尔吉布斯函数变;且:

       image.png                   (4)

       需强调,热力学等温方程[1]是根据“热力学平衡常数Kθ及压力反应商Jp”构建的数学方程式, 方程式中

image.png”数值也无法通过热化学实验获取,因而热力学等温方程式只具有理论意义.

    4. 热力学自发性G判据

       恒温恒压及环境不提供有效功前提下,由热力学等温方程[或式(3)]可得:

       ①ΔrGm<0,则气相反应aA(g)+bB(g)→cC(g)+dD(g)自发;

       ②ΔrGm=0,则气相反应aA(g)+bB(g)→cC(g)+dD(g)平衡;

       ③ΔrGm>0,则气相反应aA(g)+bB(g)→cC(g)+dD(g)非自发.

       由上递推关系可知:在自发性判定过程,化学平衡移动基本原理为“本”,热力学自发性G判据是由热力

学等温方程派生出来的“果”.

    5. 结论

     ⑴化学平衡移动基本原理来源于生产实践,是判断化学平衡移动的出发点;

     ⑵热力学等温方程是由“热力学平衡常数Kθ及压力反应商Jp”构建的数学方程式, 只具有理论意义;方程

式中“image.png”数值无法通过热化学实验获取;

     ⑶在自发性判定过程,化学平衡移动基本原理为“本”,热力学自发性G判据是由热力学等温方程派生出来

“果”.

参考文献

[1]余高奇. 浅析热力学等温方程的科学性. 科学网博客,http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666. 2024,4



https://blog.sciencenet.cn/blog-3474471-1432118.html

上一篇:浅析热力学等温方程的科学性
下一篇:恒压过程与等压过程的热力学解析
收藏 IP: 59.172.158.*| 热度|

0

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (0 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-5-21 07:15

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部