物化中化学势

作者&投稿:贝士 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
一道关于物理化学中 化学势的比较的题目~

化学势的问题解决主要有两种方法:1.利用化学势在两项平衡的条件,和相转移的条件,物质B在两相平衡的条件是物质B在两相的化学势相等,如若不等就会发生相迁移,迁移的方向是:由化学势高的一侧转移到化学势的一侧,由此可知稳定相的化学势较低。方法二。对于纯物质可用吉布斯自由能的变化值来表示:dG=-SdT+Vdp,来判断。
本题答案:1.100度,101.325kPA,H2O(l)和100度,200kPA,H2O(g)的化学势相等,由于此相变为可逆相变,故相等
2.100度,200kPA,H2O(l)和100度,200KPA,H2O(g)的化学势,此压力200KPA较101.325kPA高,体积较小液态的化学势低。
3.,以及101度,101.325KPA,H2O(l)和101度,101,325KPA,H2O(g)的化学势,温度升高到沸点以上,当然气态是稳定态,化学势低喽

从定义上看,“化学势”和粒子数有关,具体来说,是粒子数目的变化导致的Gibbs自由能的变化。但这还是不能更直观的理解它到底是什么。在具体的例子中,特别是涉及到粒子数目变化的例子中理解“化学势”,会很直观。
两个子系统间存在能量交换,那么可以定义一个量温度,温度相等时两边平衡。如果两个子系统之间除了能量交换还能进行体积交换(比如两部分气体中间连一个活塞),那么就算温度相同也不一定平衡。我们可以再定义一个量叫压强,压强相同时两边就平衡了。如果两个子系统还可以交换粒子数,那么相应的可以再定义一个东西。这东西就叫化学势。

扩展资料:
化学势在处理相变和化学变化的问题时具有重要意义。
在相变过程中,由于物质在不同组元间的转移是在恒温和恒压下进行的,故可以通过比较两相中物质化学势的大小来判断物质在各组元间转移的方向和限度,即物质总是从化学势较高的相转移到化学势较低的相。当物质在两相中的化学势相等时,则相变过程停止,系统达到平衡态(见相和相变)。
化学势就是吉布斯自由能对成分的偏微分,化学势又称为偏摩尔势能。偏摩尔量都是系统的强度性质,强度性质在物理化学中也常可以写成偏微商的形式,比如温度T=dE/dS。
若在恒压下将分子依次加入系统,为驱动其中每一个分子,需要完全相同的努力,此过程体积变大而系统的密度和压强保持不变,这样单个分子的热力学状态可以用吉布斯自由能G除以分子数N来恰当描述。
参考资料来源:百度百科——化学势

1 第一种推导方法〔1〕

设有物质的量为dn的微量液体,由平液面转移到半径为r的小液滴的表面上,过程如图1所示。

使小液滴的半径由r增加到r+dr,面积由4πr2增加到4π(r+dr)2,面积的增量为8πrdr,此过程表面吉布斯函数增加了8πrγdr。如果这一过程是由于dn的液体从具有p蒸气压的平液面转移到具有pr蒸气压的小液滴上面引起的,则吉布斯函数的增量为(dn)RTln(pr/p)。两过程的始态及末态均相同,吉布斯函数的增量相等,有:

(dn)RTln Pr p=8πrγdr(1)

由于 dn=4πr2(dr)ρ / M (2)

于是得到 ln Pr p=2γ M RTrρ (3)

式中,ρ、M和Vm分别为液体的密度、摩尔质量和摩尔体积。该式表明,液滴越小,饱和蒸气压越大(对于凹液面,公式中曲率半径只需取负值即可)。

2 第二种推导方法〔2〕

由于附加压力,半径为r的小液滴内液体的压力p1=p2+Δp(p1和p2分别为小液滴内液体和小液滴外的压力)。一定温度下,若将1mol平面液体分散成半径为r的小液滴,过程如图2所示。

图1 dn液体自平面转移到液滴示意图

图2 1mol平面液体分散为半径为r的小液滴示意图

则该过程吉布斯函数的变化为:

ΔG=μr-μ=Vm(pr-p)=VmΔp(4)

式中μr和μ分别为小液滴液体和平面液体的化学势。设小液滴液体和平面液体的饱和蒸气压分别为pr和p,根据液体化学势与其蒸气压的关系:

μr=μθ+RTlnpr pθ(5)

μ=μθ+RTlnp pθ(6)

两式相减得到 μr-μ=RTlnpr p(7)

拉普拉斯方程 Δp=2γ r(8)

及(假设Vm为常数) Vm=M ρ(9)

联立式(4)、(7)、(8)、(9)得到: lnpr p=2γ M RTrρ(5)

3 第三种推导方法〔3〕

在定温定外压下,设某液体与其蒸气平衡,

液体(T,pl) � 饱和蒸气(T,pg)

式中:pl和pg分别表示液体所受的压力和饱和蒸气压。若将液体分成半径为r的小液滴,则由于产生附加压力,所以小液滴受到的压力与水平面下的液体受到的压力不同,其饱和蒸气压也发生相应的改变,并重新建立平衡,下列关系式必然成立:

� Gm(l) � plT dpl=� Gm(g) � pgT dpg(10)

因为 � Gm(l) � plT dpl=Vm(l)(11)

� Gm(g) � pgT dpl=Vm(g) (12)

假定蒸气行为服从理想气体定律,则:

Vm(g)=RT pg (13)

联立式(10)~(13)得:

Vm(l)dpl=RTdlnpg (14)

并假定Vm(l)不随压力改变,当液体为水平液面时,所受的压力为pl0,蒸气压力为p;当液体分成小液滴时,上述的压力分别为pl 及pr,积分上式:

Vm(l)〖JF(Z〗pl p0l dpl〖JF)〗=RT 〖JF(Z〗pr p dln pg〖JF)〗 (15)

得 Vm(l)(pl-p0l)=RTlnpr p (16)

根据拉普拉斯方程 pl-p0l=Δp=2γ r(17)

及 Vm(l)=M ρ(18)

联立式(16)~(18)得: ln pr p= 2Mγ RTρ r

4 第四种推导方法〔4〕

在等温等压的条件下,液体的蒸气压与曲率的关系按以下方法获得:

平面液体 (1) 蒸气(正常蒸气压p)

↓(2) ↑(4)

小液滴 (3) 蒸气(小液滴蒸气压pr)

过程(1)、(3)是等温等压下的气液两相平衡过程,ΔvapG1=ΔvapG3=0。过程(2)是等温等压下的液滴分割过程,小液滴具有平面液体所没有的表面张力γ,在分割过程中,系统的摩尔体积Vm并不随压力改变。于是根据Laplace公式,得

ΔG2=∫Vmdp=VmΔp=2γ M rρ(19)

式中M为液体的摩尔质量;ρ为液体的密度。

过程(4)的蒸气压力由pr→p,

ΔG4=RTlnp pr=-RTlnpr p(20)

在循环过程中ΔG2+ΔG4=0

故可得: lnpr p=2γ M RTρr

化学势就是吉布斯自由能对成分的偏微分:uA=(ΔG/ΔnA) T,P,nB=常数
所以,化学势又称为偏摩尔势能。

u(L,373.15k,2p)__<__ u(g,373.15k,2p)
u(L,383.15k,p)__>__ u(g,383.15k, p)
特别注意化学势是强度性质,状态函数。

呵呵,我们也学物化,如果学进去了很好玩的,为啥不去问老师呢


什么是化学势?化学势的作用是什么?
4、沸点升高:含有非挥发性溶质的稀溶液,其沸点比相同温度下纯溶剂的沸点高。这是因为溶质的存在改变了溶剂的蒸气压,使得溶液在更高的温度下才能达到气液平衡。5、在电化学中,化学势是电池电动势的基础,可以用来描述电池中各组分的能量状态以及它们之间的相互作用。

什么是化学势
在相变过程中,由于物质在不同组元间的转移是在恒温和恒压下进行的,故可以通过比较两相中物质化学势的大小来判断物质在各组元间转移的方向和限度,即物质总是从化学势较高的相转移到化学势较低的相。当物质在两相中的化学势相等时,则相变过程停止,系统达到平衡态(见相和相变)。

对化学势在物理化学中的主要作用做一次综述.
在热力学和统计力学中,化学势(chemical potential )代表在一个体系内加入一个额外粒子所需要的能量。它等于体系的总吉布斯自由能(Gibbs free energy )除以体系粒子总数。化学式形式上可以表述为吉布斯自由能对成分的偏微分,化学势又称为偏摩尔势能。偏摩尔量都是系统的强度性质,强度性质在物理化学中...

化学位和化学势的区别
当两相达到平衡时,该物质在两相中的化学势必相等。对于化学反应,在等温等压下,若反应物化学势的总和大于产物化学势的总和时,反应自发向右进行;反之,逆反应自发进行,当反应达到平衡时,反应物化学势的总和必等于产物化学势的总和,化学势在“相平衡”和“化学平衡”中有重要应用。

大学物理化学中化学势右下角加个B,c是什么意思?
B是指B物质,c是指浓度用物质的量浓度表示的或者说标准态选择的是C=1mol\/L

化学势的定义
化学势的定义:化学势是描述系统中物质粒子在特定条件下所具有的能量状态的热力学参数。它反映了粒子在某一系统中的势能或自由运动的趋势。化学势的高低决定了化学反应是否能自发进行,以及在反应过程中能量的变化情况。特别是在化学反应系统中,它是评估物质内部能量状态和体系平衡的重要物理量。下面将详细...

如何理解化学势的物理意义
例如,当活塞连接两部分气体,温度相同但压强不同时,平衡状态会受化学势影响。压强平衡了,但如果粒子数还能交换,这就需要引入化学势来衡量。化学势在处理相变和化学反应时发挥关键作用。在恒温和恒压的相变中,物质会从化学势较高的相向化学势较低的相转移,直到两边的化学势相等,系统达到平衡。此外,...

锂电--电化学势,化学势,电势分别是什么?有什么区别?
电势与电位的区别 电势与电位看似相似,但有着本质的区别。电位是一个点的绝对能量参考,是从无穷远处到该点的功;而电势则是两点之间的电位差,具有相对性。在我们的日常讨论中,电位和电势有时会被混淆,但理解它们的差异有助于深化对电学的理解。结论与启示 通过深入理解电化学势、化学势和电势,...

对化学势在物理化学中的主要作用做一次综述。
化学势(Chemical potential )一、定义 一种物质A被添加到另一种物质B中,混合物的自由能G可以表示为:G= XAGA+ XBGB+ ΔGmix 其中:XA和XB分别为物质A、B的含量,GA 和GB分别为物质A、B的吉布斯自由能。而 ΔGmix=ΔHmix- TΔSmix 对于理想固溶体而言,系统中两物质的体积以及内能均保持...

化学势的定义
化学势是描述物质系统中某组分粒子在给定温度和压力条件下所具有的一种潜在能量或趋势。它反映了粒子在系统中的分布情况,受温度、压力和其他组分浓度的影响。在化学反应中,化学势决定了反应的方向和平衡状态。

乌达区13332974425: 物化中化学势 -
类广怡新: 1 第一种推导方法〔1〕 设有物质的量为dn的微量液体,由平液面转移到半径为r的小液滴的表面上,过程如图1所示. 使小液滴的半径由r增加到r+dr,面积由4πr2增加到4π(r+dr)2,面积的增量为8πrdr,此过程表面吉布斯函数增加了8πrγdr.如...

乌达区13332974425: 化学势是什么 -
类广怡新:[答案] 化学势就是吉布斯自由能对成分的偏微分,化学势又称为偏摩尔势能.偏摩尔量都是系统的强度性质,强度性质在物理化学中常写成偏微商的形式.

乌达区13332974425: 物理化学中的化学势是什么? -
类广怡新: 化学势是指化学能,即物体中所含的能量 如果你问的是化学式的话,那么楼上回答的就挺好了

乌达区13332974425: 什么是化学势 -
类广怡新: 化学势(Chemical potential ):化学势就是吉布斯自由能对成分的偏微分,化学势又称为偏摩尔势能.偏摩尔量都是系统的强度性质,强度性质在物理化学中常写成偏微商的形式.

乌达区13332974425: 物理化学中什么不变 - 物理化学里的偏摩尔量和化学势到底怎么区别??
类广怡新: 简单地说,化学势是一种偏摩尔量.但偏摩尔量不全是化学势.一个体系里可以有好几种偏摩尔量.如U,F,H,G,S等的偏摩尔量.事实上所有体系容量性质都可以有偏摩尔量.化学势只是其中一种,就是G的偏摩尔量,定义为“偏摩尔吉布斯自由能”.化学势是偏摩尔量中最重要的一种.除了考推导能力以外其他的偏摩尔量很少用到.从实用的角度看,引入偏摩尔量概念的最主要的目的就是为了说明化学势.但是二者不能混为一谈.网上有很多课件,可以查到.物理化学很抽象也很难懂,反复看几遍是应该的:

乌达区13332974425: 物理化学中化学势的应用???? -
类广怡新: 变化中遵循化学势从高到低的变化趋势

乌达区13332974425: 物理化学里的偏摩尔量和化学势到底怎么区别?? -
类广怡新: 偏摩尔量是指在温度、压力及除了组分B以外其余组分的物质的量均不变的条件下,广度量X随组分B的物质的量nB变化率XB称为组分B的偏摩尔量. 例1:水的偏摩尔体积,其物理意义是在【T、P】下,往无限大的体系(此体系不一定是由水组成)中加入1mol水,体系体积的变化量;或往有限的体系中加入微量的水(之所以限制微量,是为了保证体系nC不变)而引起该体系体积的变化. 例2:氯化钠的偏摩尔吉布斯自由能,物理意义是往体系中加入微量氯化钠而引起该体系吉布斯自由能的变化量.化学势又称偏摩尔势能,就是吉布斯自由能的偏摩尔量,所以化学势也是一种偏摩尔量

乌达区13332974425: 《物理化学》中有关化学势的问题 -
类广怡新: .一样大,凡是可以互相转换,达到平衡的都是一样大.也就是说,相同条件下的冰,水,以及水蒸气化学势都一样大.

乌达区13332974425: 一道关于物理化学中 化学势的比较的题目请比较100度,101.325kPA,H2O(l)和100度,200kPA,H2O(g)的化学势的大小,以及100度,200kPA,H2O(l)和100... -
类广怡新:[答案] 化学势的问题解决主要有两种方法:1.利用化学势在两项平衡的条件,和相转移的条件,物质B在两相平衡的条件是物质B在两相的化学势相等,如若不等就会发生相迁移,迁移的方向是:由化学势高的一侧转移到化学势的一侧,由此可知稳定相的化...

乌达区13332974425: 物理化学中引入化学势的意义是什么? -
类广怡新: 可以方便的判断进行的方向,及进行所达到的程度其本质就是吉布斯自由能

本站内容来自于网友发表,不代表本站立场,仅表示其个人看法,不对其真实性、正确性、有效性作任何的担保
相关事宜请发邮件给我们
© 星空见康网