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熱化學里的狀態函數有哪些

發布時間:2023-02-27 04:21:43

① 化學中什麼叫狀態函數,T,Q,P,U這四個函數哪個是狀態函數,為什麼

狀態函數的定義就是只和系統當時的狀態有關,與它所經歷的過程無關的描述一個系統某個狀態的函數。
T,P是狀態函數,它和一個系統之前經歷的路徑無關,是描述一個狀態的,比如現在的溫度是273.15K,和它是有100K變到273.15K,還是200K變到273.15K無關,現在這個狀態就是273.15K
而Q和U不是狀態函數,因為無法測量出一個系統的Q和U,只能通過一個狀態到另一個狀態,它們的變化量得到一個值,那麼這個值肯定就和它經歷的路徑有關系。
剛復習完物化,一點淺見。

② 狀態函數

熱力學體系的性質是隨體系狀態的變化而變化的,體系的這些性質又稱為狀態函數。用以描述地球化學體系的狀態函數主要有自由能(G)、功函(F)、內能(U)、焓(H)、熵(S)、溫度(T)、壓力(P)、體積(V)、化學位(μ)。

由式(4.1),對於封閉體系,第一、第二定律的結合式可表述為:

dU=TdS-PdV (4.3)

式(4.3)稱為第一和第二定律的聯合形式,它適用於封閉體系的可逆過程。此式中包括了描述體系熱力學性質的所有主要變數 P,V,T,U,S。其他熱力學變數,如焓(H)、功函(F)和自由能(G)都可以由它們推演而得,它們的表達式的微分形式分別為:

焓(H): dH=TdS-VdP (4.4)

功函(F): dF=-SdT-PdV (4.5)

自由能(G): dG=-SdT+VdP (4.6)

對於多相多組分體系,上述表達式中還應加入化學位的貢獻:

地球化學原理與應用

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不同類型變數表徵的特徵函數用於處理不同條件下的熱力學問題。地球化學研究中主要涉及T和P及與化學位有關的組分活度ai為變數的熱力學問題,因而自由能G在地球化學熱力學中具有重要地位。

③ 狀態函數有哪幾個

狀態函數有7個,分別是內能U、焓H、熵S,吉布斯自由能G、亥姆霍茲函數A、功W、熱量Q。

狀態函數,即指表徵體系特性的宏觀性質,多數指具有能量量綱的熱力學函數(如內能、焓、吉布斯自由能、亥姆霍茨自由能)。主要應用於工程領域。狀態函數按其性質可分為兩類,即廣度性質和強度性質,其區別在於是否與物質的量有關。

在一定的條件下,系統的性質不再隨時間而變化,其狀態就是確定的,系統狀態的一系列表徵系統的物理量被稱為狀態函數(state function)。

有時候也被稱作熱力學勢,但「熱力學勢」更多的時候是特指內能、焓、吉布斯自由能、亥姆霍茨自由能等四個具有能量量綱的熱力學函數。

狀態函數表徵和確定體系狀態的宏觀性質。狀態函數只對平衡狀態的體系有確定值,對於非平衡狀態的體系則無確定值。

④ 八個熱力學狀態函數分別是什麼

到本節為止,我們以熱力學第一、二定律為理論基礎,共引出或定義了五個狀態函數U、H、S、A、G,再加上p、V、T等共八個最基本最重要的熱力學狀態函數。它們之間的關系,除它們的定義式H=U+pV,A=U-TS,G=H-TS外,應用熱力學第一、二定律還可以推出一些很重要的這些熱力學函數間的關系式。
1.熱力學基本方程
dU=TdS-pdV (1-111)
dH=TdS+Vdp(1-112)
dA=-SdT-pdV(1-113)
dG=-SdT+Vdp(1-114)
式(1-111),(1-112),(1-113),(1-114)稱為熱力學基本方程。具體推導
由四個熱力學基本方程,分別加上相應的條件,如
式(1-111),若dV=0;若dS=0 (1-115)
式(1-112),若dp=0;若dS=0 (1-116)
(1-113),若dV=0;若dT=0(1-117)
式(1-114),若dp=0;若dT=0 (1-118)
式(1-111)至(1-114)及由它們得到的式(1-115)~(1-118)應用條件是:(i)封閉系統:(ii)無非體積功;(iii)可逆過程。不過,當用於由兩個獨立變數可以確定系統狀態的系統,包括: (i)定量純物質單相系統;(ii)定量,定組成的單相系統;(iii)保持相平衡及化學平衡的系統時相當於具有可逆過程的條件。

2.吉布斯 - 亥姆霍茨方程
由式(1-118),有

即(1-119)
同理,有(1-120)
式(1-119)及(1-120)叫吉布斯-亥姆霍茨方程。

3.麥克斯韋關系式 s
(1-121)
(1-122)
(1-123)
(1-124)
式(1-121)~(1-124)叫麥克斯韋關系式。詳細推導
各式表示的是系統在同一狀態的兩種變化率數值相等。因此應用於某種場合等式右左可以代換。常用的是式(1-123)及式(1-124),這兩等式右邊的變化率是可以由實驗直接測定的,而左邊則不能。於是需要時可用等式右邊的變化率代替左邊的變化率。

⑤ 狀態函數有哪幾個

狀態函數有:溫度、壓力、體積、密度、能量、形態等,還有熱力學函數:U(內能)、H(焓)、G(吉布斯函數)、F(自由能)、S(熵)等可以定義為體系的一個與路徑無關的性質,而功和熱則不可以,因為功和熱無法與體系的特定狀態聯系在一起。

相關介紹:

在一定的條件下,系統的性質不再隨時間而變化,其狀態就是確定的,系統狀態的一系列表徵系統的物理量被稱為狀態函數(statefunction)。有時候也被稱作熱力學勢,但「熱力學勢」更多的時候是特指內能、焓、吉布斯自由能、亥姆霍茨自由能等四個具有能量量綱的熱力學函數。

狀態函數表徵和確定體系狀態的宏觀性質。狀態函數只對平衡狀態的體系有確定值,對於非平衡狀態的體系則無確定值。在求各種熱力學函數時,通常需要作路徑積分(pathintegral),若積分結果與路徑無關,該函數稱為狀態函數,否則即稱為非狀態函數。

若定義體系的一個性質A,在狀態1,A有值A1;在狀態2,有值A2,不管實現從1到2的途徑如何,A在兩狀態之間的差值dA≡A2-A1恆成立,則A即稱為狀態函數。

⑥ 物理熱力學中常用的狀態函數和非狀函數分別都有哪些

狀態函數:表徵體系特性的宏觀性質,多數指具有能量量綱的熱力學函數(如內能、焓、吉布斯自由能、亥姆霍茨自由能),狀態函數只對平衡狀態的體系有確定值。上面只有H是的,但是要注意要記住熱力學狀態函數的微分表達式:
dU = TdS - PdV
dF = - SdT - PdV
dH = TdS + VdP
dG = - SdT + VdP
只有U(S,V),F(T,V) ,自變數也要對上等是狀態函數

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