Химический потенциал. Термодинамика газов и их смесей
Характеристика состояния компонента при определенных внешних условиях. Производная энергии Гиббса смеси по количеству вещества в ней. Изменение системы при постоянных температуре и давлении. Изучение химического равновесия. Потенциал чистого газа.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | лекция |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.09.2013 |
| Размер файла | 23,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Химический потенциал. Термодинамика газов и их смесей
В химической термодинамике большое значение имеет функция, называемая химическим потенциалом и обозначаемая через . Эта функция характеризует состояние какого-нибудь компонента i в фазе данного состава при определенных внешних условиях и формально определяется равенством:
смесь химический равновесие потенциал
(8,1)
Допустим, что имеем гомогенную смесь веществ, содержащую 1, 2,3…,k молей k различных веществ. Энергия Гиббса такой смеси будет зависеть не только от температуры и давления, но и от числа молей компонентов (1, 2,3…,k), т.е. от состава системы:
Gобщ = f (p,T,1,2,3…,k). (8,2)
Дифференцируем эту функцию:
(8,3)
где общему объему системы Vобщ и ее общей энтропии Sобщ равны соответствующие производные:
(8,4)
а производная энергии Гиббса смеси по количеству i вещества в смеси является химическим потенциалом i этого i вещества, что выражается уравнением (8,1).
Тогда уравнение (8,3) можно представить в виде:
dGобщ = Vобщ dp Sобщ dT + 1 d1 + 2 d2 + 3 d3 + … (8,5)
Если изменение системы совершается при постоянных температуре и давлении, то dT = 0 и dp = 0, то изменение энергии Гиббса будет связано только с переменными количествами вещества, т.е. dGобщ = 1 d1 + 2 d2 + 3 d3 + … = i di (8,6)
В виде (8,6) dGобщ применяется для изучения химического равновесия.
Химический потенциал i в соответствии с уравнением (8,1) равен мольному приращению изобарного потенциала смеси при добавлении к ней i-того компонента.
Если говорить о чистом веществе, то химический потенциал чистого вещества равен свободной энергии Гиббса 1 его моля: = G = Gобщ/ (8,7)
где Gобщ - свободная энергия Гиббса молей чистого вещества.
Используя уравнение (8,5), можно показать, что химический потенциал вещества i в смеси выражается производной любой характеристической функции гомогенной смеси по числу молей данного компонента при условии постоянства естественных переменных данной функции и чисел молей всех других компонентов:
(8,8)
Применим понятие химического потенциала к рассмотрению газовой смеси. Химический потенциал чистого газа равен его мольной свободной энергии Гиббса согласно уравнению (8,7). Принимая во внимание выражение (8,4) для Vобщ, и интегрируя уравнение рVобщ = i RT от 1 атм до р, получим
Gi = Gi + RTlnpi (8,9)
i = i + RTlnpi (8,10)
где i - химический потенциал компонента в стандартном состоянии (его свободная энергия Гиббса в стандартном состоянии Gi).
Выражение (8,10) применимо для идеальной газовой смеси. Для реальных газовых смесей вместо парциального давления pi вводят парциальную летучесть (фугитивность) fi, которую иногда называют исправленным давлением. Уравнение (8,10) для реальных газовых смесей записывают в виде:
i = i + RTln fi (8,11)
С помощью уравнения Ван-дер-Ваальса
(8,12)
можно получить выражение для летучести газа Ван-дер-Ваальса:
(8,13)
с помощью которого, зная коэффициенты а и b, можно легко найти летучесть газа.
Однако для нахождения fi чаще применяют графические методы или специальные таблицы.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Термодинамические свойства растворов. Химический потенциал чистого компонента. Построение диаграмм плавкости квазирегулярных растворов. Параметры взаимодействия жидких и твердых растворов. Нахождение температурной зависимость энергии Гиббса реакции.
контрольная работа [212,6 K], добавлен 03.01.2016Термодинамика - учение об энергии и фундаментальная общеинженерная наука. Термодинамическая система и параметры ее состояния: внутренняя энергия, энтальпия. Закон сохранения энергии. Смеси идеальных газов. Задачи по тематике для самостоятельного решения.
дипломная работа [59,9 K], добавлен 25.01.2009Вывод первого начала термодинамики через энергию. Уравнение состояния идеального газа, уравнение Менделеева-Клапейрона. Определение термодинамического потенциала. Свободная энергия Гельмгольца. Термодинамика сплошных сред. Тепловые свойства среды.
практическая работа [248,7 K], добавлен 30.05.2013Закон сохранения механической энергии и расчёт производной по переменной. Использование производной в статике, в термодинамике для нахождения экстремальных значений параметров в циклах идеального газа, в геометрической оптике с помощью принципа Ферма.
реферат [159,9 K], добавлен 23.04.2014Расчет фазового равновесия системы жидкость–пар бинарных и многокомпонентных смесей. Определение параметров их теплофизических свойств. Термодинамические основы фазового равновесия растворов. Теория массопередачи при разделении смеси методом ректификации.
контрольная работа [1,4 M], добавлен 01.03.2015Состав и марки технических сжиженных углеводородных газов, применяемых в газоснабжении. Свойства, достоинства и недостатки сжиженных газов, их хранение и использование. Одоризация смеси газов и жидкостей. Диаграммы состояния СУГ. Пересчёт состава смесей.
реферат [201,1 K], добавлен 11.07.2015Уравнение состояния идеального газа, закон Бойля-Мариотта. Изотерма - график уравнения изотермического процесса. Изохорный процесс и его графики. Отношение объема газа к его температуре при постоянном давлении. Уравнение и графики изобарного процесса.
презентация [227,0 K], добавлен 18.05.2011Работа идеального газа. Определение внутренней энергии системы тел. Работа газа при изопроцессах. Первое начало термодинамики. Зависимость внутренней энергии газа от температуры и объема. Основные способы ее изменения. Сущность адиабатического процесса.
презентация [1,2 M], добавлен 23.10.2013Изучение корпускулярной концепции описания природы, сущность которой в том, что все вещества состоят из молекул - минимальных частиц вещества, сохраняющих его химические свойства. Анализ молекулярно-кинетической теории газа. Законы для идеальных газов.
контрольная работа [112,2 K], добавлен 19.10.2010Первый закон термодинамики. Обратимые и необратимые процессы. Термодинамический метод их исследования. Изменение внутренней энергии и энтальпии газа. Графическое изображение изотермического процесса. Связь между параметрами газа, его теплоемкость.
лекция [438,5 K], добавлен 14.12.2013
