材料热力学 课件 13 -第五章 多元系统热力学I-2

abB任课教师：王锦程Office：友谊校区创新大厦B-1318Telmail：jchwang@

多元均相系统的独立变量数溶液的特点溶液组成表示方法溶液的状态描述偏摩尔量偏摩尔量的定义偏摩尔量的重要公式偏摩尔量的求法容量性质描述强度性质描述k＋2独立变量k＋1独立变量上节回顾

2/30第五章多组元系统热力学I—基本热力学描述5.1多元均相系统的独立变量数5.2偏摩尔量5.3混合性质5.4多元系统中的化学势及热力学平衡条件3/304/30混合性质的定义混合性质的定义

任一容量性质

混合性质5/30等温等压条件下，由纯组元混合形成溶液的过程中系统性质的变化混合性质多元均相系统的性质与构成系统的各种纯组元总体性质间的差异混合性质的定义混合自由能

纯物质在等温等压下混合形成溶液过程中Gibbs自由能的变化实际溶液自由能与形成溶液的纯组分自由能的差异，也称相对自由能(2)摩尔混合自由能：

(1)含义：其他混合热力学性质

混合自由能

形成1mol溶液的混合自由能

6/30

热力学性质公式混合热力学性质公式

混合热力学性质公式与纯物质热力学性质公式在形式上相同混合性质的定义

7/30偏摩尔混合自由能自由能混合自由能加和公式

偏摩尔自由能加和公式

偏摩尔混合自由能偏摩尔混合性质溶液中组元i与纯物质i的偏摩尔Gibbs自由能之差偏摩尔混合自由能

偏摩尔混合性质

(2)含义：给定状态溶液中1mol组元i对混合性质的贡献(,,,)

8/30

偏摩尔量公式偏摩尔混合量公式

偏摩尔混合性质9/30第五章多组元系统热力学I—基本热力学描述5.1多元均相系统的独立变量数5.2偏摩尔量5.3混合性质5.4多元系统中的化学势及热力学平衡条件10/30

定义化学势的定义化学势即偏摩尔Gibbs自由能物理意义：强度性质：加和公式：Gibbs-Duhem公式：

或

或

11/3012/30化学势的定义13/30化学势的定义14/30化学势的定义组成不变的封闭系统组成可变系统热力学基本方程如何表示？组成可变的封闭系统敞开系统

15/30

组成可变系统的热力学基本方程此时，每个热力学状态函数的变量就不止两个，还与系统中各种物质的量有关，所以要在基本方程中引入物质的量

即：令：

16/30组成可变系统的热力学基本方程

令：令：令：

17/30组成可变系统的热力学基本方程

对比：得：

同理可得：

18/30组成可变系统的热力学基本方程每个偏导数所选择的独立变量彼此不同注意:广义化学势定义只有第一个是偏摩尔量

19/30组成可变系统的热力学基本方程

条件：(1)没有非体积功的任意过程(2)均相系统组成可变系统的热力学基本方程20/30例如a和b两相组成的平衡系统若系统由平衡状态的多相组成，则每一相均满足上述基本方程

相a相

21/30组成可变系统的热力学基本方程由水（1）与乙醇（2）组成的二组分溶液，下列各个偏导数中不是乙醇化学势的有：

ABCD提交22/30单选题1分由水（1）与乙醇（2）组成的二组分溶液，下列各个偏导数中不是偏摩尔量的有：ABCD提交

23/30多选题1分

传质过程(masstransferprocess)扩散(混合)化学势决定一切传质过程的方向和限度相变化学反应传质过程即物质传输过程，包括：扩散(混合)，相变，化学反应等化学势判据24/30物质由化学势高的相流向化学势低的相；相平衡时化学势相等

相Ba相

相变(phasetransformation)系统Gibbs自由能的变化为:

等温等压下过程自发性的判据为：

自发

平衡

自发平衡

自发平衡

因此可得：化学势判据25/30对象：一切传质过程，物质总是由高化学势流向低化学势

用途：判断物质传输方向、处理平衡问题的重要工具化学势判据自发平衡

统一判据化学势判据26/30若a、b两相中均含有A和B两种物质，当两相平衡时，下列哪些关系式成立？

ABCD提交多选题1分27/30化学势是偏摩尔Gibbs函数，是系统温度、压力和各物质浓度的函数对一给定的溶液

用途：(1)分析组成不变的系统中，化学势随压力及温度的变化关系化学势与T、p的关系

(2)给出了化学势与其它偏摩尔量的关系28/30根据偏摩尔量与相应摩尔容量性质的关系，可知：化学势与Gm的关系

29/30多元多相系统热力学平衡的一般条件

孤立系统

纯物质两相平衡条件

孤立系统

孤立系统平衡条件30/30

多元多相系统热力学平衡的一般条件

平衡共存各相的温度全部相等、压力全部相等、任一组元在其存在的所有相中的化学势均相等。31/30多元多相系统热力学平衡的一般条件

封闭系统

以封