物理化学教案：2.8 化学势

1、2.8 化学势偏摩尔自由焓（吉布斯自由能）2.8.1 化学势的定义G = f（T，P，n1，n2，）其全微分为： 由偏摩尔量的定义知,称偏摩尔吉布斯自由能,由于它的特别的用途,我们用另一个符号表示它,并称之为化学势,即定义: （1）化学势即偏摩尔吉布斯自由能。2.8.2 化学势与温度和压力的关系化学势与压力的关系:即(2)化学势与温度的关系:即(3)此外、和之间的关系：恒温恒压下，两边对求导，得 （4）2.8.3 引入化学势后的热力学基本关系（有物质转移的体系）对于封闭体系只做体积功的过程有： （因为） (因为)(因为)对于封闭体系的可逆过程有：d U = TdS PdV + idniW rd

2、 H = TdS + Vd P + idniW rd F = -Sd T PdV + idniW rd G = -Sd T + Vd P + idniW r化学位是决定物质变化与传递方向的函数的总称，偏摩尔自由焓只是其中的一种形式。可以证明：2.8.4 化学势在相平衡中的应用设体系由和两相构成，两相均为多组分。在恒温恒压下，组分在两相之间流动所引起的体系自由焓的变化为对封闭体系，=常数，所以，所以设0，即组分从相流向相，若则0可以流动则0不能流动=则=0体系平衡由此可见，物质只能从化学势高的相流向化学势低的相，直至两相的化学势相等为止，这就是我们把叫化学势的原因。多各相和多个组成，相平衡时有：

3、化学位的物理意义： 是决定物质变化与传递方向的一种强度性质（因素）。例题：在373.15和101.325kPa下水的化学势与水蒸汽化学势的关系为( )(A) m(水)=m(汽) (B) m(水)m(汽) (D) 无法确定2.8.5 气体的化学势化学势的数学表达式（1） 纯组分理想气体的化学位 对于纯物质体系来说，偏摩尔性质等于其摩尔性质，偏摩尔自由能（即化学位）等于该物质在纯态时的摩尔自由能，即： d G = -Sd T + Vd P在温度为T时（d T = 0），1mol理想气体的压力由P P时化学位的变化d为：积分上式有： 则： n 理想气体在温度为T及“标准状态”压力P时的化学位，称理想

4、气体的标准化学位，它只是温度的函数。n 理想气体在温度为T、压力为P时的化学位。n 化学势没有绝对值，化学势的差有绝对值：。其中：“标准状态”压力P通常定为101.325 kPa或1atm。若采用P= 1atm，则有： 注意：“标准状态”采用P= 1atm时，P应以大气压数值代入公式，其本身已无因次。（2） 混合理想气体的化学位混合理想气体的化学势：混合理想气体的化学势由一个实验结果求出，这个实验结果是：“一个能通过半透壁的组分，它在壁两边的平衡分压相等。”利用相平衡时，不同相中同一组元的化学势相等的思路求化学势。设有一容器，中间用一半透壁隔开，左边是混合理想气体，右边是纯理想气体，半透壁只允许气体自由通过，整个体系温度是均匀的，如图。平衡时：混合理想气体纯理想气体（3） 逸度与实际气体的化学势对于实际气体，特别是压力较高时，要对其压力P加以校正：f =P f 逸度，即实际气体的有效压力。 逸度系数，它表示该气体与理想气体的偏差程度，其数值与气体的特性、温度和压力有关。 压力较低时 1一般来说，温度一定时： 压力较高时 1 压力趋于零 1，即 实际气体的化学势为： 注意：实际气体的标准化学位与理想气体的标准化学位是相同的，它只是