第四章多组分系统（第一部分）

1、第四章第四章 多组分系统多组分系统( (第一部分第一部分) )第一节第一节 偏摩尔量与化学势偏摩尔量与化学势组成不变组成不变封闭系统封闭系统组成可变组成可变开放系统开放系统新增状态参量：各个组分的物质的量新增状态参量：各个组分的物质的量 nB浓度表示法请阅读教材自学浓度表示法请阅读教材自学一、偏摩尔量一、偏摩尔量1atm, 298KH2O1mol H2OD DV=18cm3水的摩尔体积为水的摩尔体积为18cm31mol H2OD DV=14cm3水在纯乙醇中的偏摩尔体积为水在纯乙醇中的偏摩尔体积为14cm31atm, 298KCH3CH2OHhuge volume相互作用排列堆积不同相互作用排

2、列堆积不同1. 偏摩尔量的概念偏摩尔量的概念假设均相体系由组分假设均相体系由组分1, 2, , k 组成，考虑某容量性质组成，考虑某容量性质Z等温等压等温等压:2. 偏摩尔量的性质偏摩尔量的性质物质物质B、容量性、容量性质质Z的偏摩尔量：的偏摩尔量： 定义中偏导数下标定义中偏导数下标 强度性质，与总量无关，与浓度有关强度性质，与总量无关，与浓度有关 变化率，可正可负，例如变化率，可正可负，例如 MgSO4在无限稀水溶液在无限稀水溶液 中中 VMgSO4 = -1.4cm3/mol T, p一定条件下的加和公式：一定条件下的加和公式：3. Gibbs-Duhem 公式公式T, p一定条件下一定条

3、件下偏摩尔量之间是相互关联的偏摩尔量之间是相互关联的以以A-B两组分体系为例两组分体系为例 一个上升，另一一个上升，另一个下降个下降 反号性质反号性质 浓度大者变化小浓度大者变化小 反比性质反比性质例题例题常温常温常压下，常压下，1Kg 某溶剂逐渐加入某溶质某溶剂逐渐加入某溶质B，测得溶液体积变化，求溶质与溶剂的偏摩尔量测得溶液体积变化，求溶质与溶剂的偏摩尔量作业作业: 教材教材211页例题通式页例题通式二、二、 化学势化学势偏摩尔吉布斯自由能偏摩尔吉布斯自由能等温等压等温等压可逆过程非体积功可逆过程非体积功1. 组成可变开放系统热力学基本公式组成可变开放系统热力学基本公式可逆过程非体积功可逆

4、过程非体积功2. 相平衡相平衡设多组分系统存在设多组分系统存在a,ba,b两相，等温等压下，组分两相，等温等压下，组分B在相间有微小转移在相间有微小转移dG=dG(a a)+dG(b b)=m mB(a a)dnB(a a)+m mB(b b)dnB(b b)=m mB(a a)-m mB(b b)dn设设dn=dnB(a a)= - dnB(b b) 即即b ba, a, dn00 m mB(a a) m mB(b b), dG0, 0, 逆向自发，逆向自发， a ab b m mB(a a) m mB(b b), dG0, 0, 正向自发，正向自发， b ba a m mB(a a)= =

5、m mB(b b), dG=0, =0, 两相平衡两相平衡( (可逆过程可逆过程) ) 变化方向：物质从化学势较大的相流向化学势较小的相变化方向：物质从化学势较大的相流向化学势较小的相 平衡条件：该组分在两相中的化学势相同平衡条件：该组分在两相中的化学势相同3. 化学势与温度、压力的关系化学势与温度、压力的关系3. 化学势与温度、压力的关系化学势与温度、压力的关系多组分体系的热力学公式与纯物质的公式具有多组分体系的热力学公式与纯物质的公式具有完全相同的形式，只是用偏摩尔量代替摩尔量完全相同的形式，只是用偏摩尔量代替摩尔量例如例如:作业作业: 用两种方法推导下式用两种方法推导下式总结总结三、气体

6、混合物三、气体混合物1. 单组分、纯物质、只有一种理想气体单组分、纯物质、只有一种理想气体气体的标准状态：单组分、纯物质、某一温度气体的标准状态：单组分、纯物质、某一温度T、标准压力下、标准压力下、 理想气体时的状态理想气体时的状态(假想状态假想状态)2. 多组分理想气体混合物多组分理想气体混合物半透膜平衡实验半透膜平衡实验纯纯B在在T、p下单独存在时下单独存在时理想气体的化学势理想气体的化学势纯气体纯气体混合物混合物例题例题例题例题1: 理想气体等温等压混合通性理想气体等温等压混合通性T:nA p nB pnA + nB p例题例题2: 求理想气体等温混合求理想气体等温混合Gibbs自由能变化自由能变化V 3mol O2 V 1mol N2 T:作业作业: 求理想气体求理想气体298K等温混合等温混合Gibbs自由能变化。初态分隔为自由能变化。初态分隔为左左2mol O2, 200kPa; 右右4mol N2, 300kPa. 终态终态(1) 混合后总体积不混合后总体积不变变; 终态终态(2)混合后压力为混合后压力为100kPa.3. 非理想气体非理想气体理想气体