㈠ 如何理解化學勢的物理意義
從定義上看,「化學勢」和粒子數有關,具體來說,是粒子數目的變化導致的Gibbs自由能的變化。但這還是不能更直觀的理解它到底是什麼。在具體的例子中,特別是涉及到粒子數目變化的例子中理解「化學勢」,會很直觀。
兩個子系統間存在能量交換,那麼可以定義一個量溫度,溫度相等時兩邊平衡。如果兩個子系統之間除了能量交換還能進行體積交換(比如兩部分氣體中間連一個活塞),那麼就算溫度相同也不一定平衡。我們可以再定義一個量叫壓強,壓強相同時兩邊就平衡了。如果兩個子系統還可以交換粒子數,那麼相應的可以再定義一個東西。這東西就叫化學勢。
(1)內能和化學勢哪個是強度性質擴展閱讀:
化學勢在處理相變和化學變化的問題時具有重要意義。
在相變過程中,由於物質在不同組元間的轉移是在恆溫和恆壓下進行的,故可以通過比較兩相中物質化學勢的大小來判斷物質在各組元間轉移的方向和限度,即物質總是從化學勢較高的相轉移到化學勢較低的相。當物質在兩相中的化學勢相等時,則相變過程停止,系統達到平衡態(見相和相變)。
化學勢就是吉布斯自由能對成分的偏微分,化學勢又稱為偏摩爾勢能。偏摩爾量都是系統的強度性質,強度性質在物理化學中也常可以寫成偏微商的形式,比如溫度T=dE/dS。
若在恆壓下將分子依次加入系統,為驅動其中每一個分子,需要完全相同的努力,此過程體積變大而系統的密度和壓強保持不變,這樣單個分子的熱力學狀態可以用吉布斯自由能G除以分子數N來恰當描述。
㈡ 什麼是化學勢
化學勢(Chemical potential ):化學勢就是吉布斯自由能對成分的偏微分,化學勢又稱為偏摩爾勢能。偏摩爾量都是系統的強度性質,強度性質在物理化學中常寫成偏微商的形式。
定義
一種物質A被添加到另一種物質B中,混合物的自由能G可以表示為:
G= XAGA+ XBGB+ ΔGmix
其中:XA和XB分別為物質A、B的含量,GA和GB分別為物質A、B的吉布斯自由能。
而 ΔGmix=ΔHmix- TΔSmix
對於理想固溶體而言,系統中兩物質的體積以及內能均保持不變,因此焓變為零,即ΔHmix=0,統計熱力學給出混合熵的公式為:
ΔSmix=-R(XAlnXA+ XBlnXB)
因此,混合後系統的吉布斯自由能為:
G = (GA + RT lnXA) XA + (GB +RT lnXB) XB
物質A、B的化學勢uA, uB就分別等於:
uA = GA + RT lnXA
uB = GB + RT lnXB
因此,混合後系統的吉布斯自由能可以用化學勢表示成:
G= uA XA + uB XB
從微分學理解,化學勢就是吉布斯自由能對成分的偏微分
uA=(ΔG/ΔnA) T,P,nB=常數
所以,化學勢又稱為偏摩爾勢能。