① 化学中什么叫状态函数,T,Q,P,U这四个函数哪个是状态函数,为什么
状态函数的定义就是只和系统当时的状态有关,与它所经历的过程无关的描述一个系统某个状态的函数。
T,P是状态函数,它和一个系统之前经历的路径无关,是描述一个状态的,比如现在的温度是273.15K,和它是有100K变到273.15K,还是200K变到273.15K无关,现在这个状态就是273.15K
而Q和U不是状态函数,因为无法测量出一个系统的Q和U,只能通过一个状态到另一个状态,它们的变化量得到一个值,那么这个值肯定就和它经历的路径有关系。
刚复习完物化,一点浅见。
② 状态函数
热力学体系的性质是随体系状态的变化而变化的,体系的这些性质又称为状态函数。用以描述地球化学体系的状态函数主要有自由能(G)、功函(F)、内能(U)、焓(H)、熵(S)、温度(T)、压力(P)、体积(V)、化学位(μ)。
由式(4.1),对于封闭体系,第一、第二定律的结合式可表述为:
dU=TdS-PdV (4.3)
式(4.3)称为第一和第二定律的联合形式,它适用于封闭体系的可逆过程。此式中包括了描述体系热力学性质的所有主要变量 P,V,T,U,S。其他热力学变量,如焓(H)、功函(F)和自由能(G)都可以由它们推演而得,它们的表达式的微分形式分别为:
焓(H): dH=TdS-VdP (4.4)
功函(F): dF=-SdT-PdV (4.5)
自由能(G): dG=-SdT+VdP (4.6)
对于多相多组分体系,上述表达式中还应加入化学位的贡献:
地球化学原理与应用
地球化学原理与应用
地球化学原理与应用
地球化学原理与应用
不同类型变量表征的特征函数用于处理不同条件下的热力学问题。地球化学研究中主要涉及T和P及与化学位有关的组分活度ai为变量的热力学问题,因而自由能G在地球化学热力学中具有重要地位。
③ 状态函数有哪几个
状态函数有7个,分别是内能U、焓H、熵S,吉布斯自由能G、亥姆霍兹函数A、功W、热量Q。
状态函数,即指表征体系特性的宏观性质,多数指具有能量量纲的热力学函数(如内能、焓、吉布斯自由能、亥姆霍茨自由能)。主要应用于工程领域。状态函数按其性质可分为两类,即广度性质和强度性质,其区别在于是否与物质的量有关。
在一定的条件下,系统的性质不再随时间而变化,其状态就是确定的,系统状态的一系列表征系统的物理量被称为状态函数(state function)。
有时候也被称作热力学势,但“热力学势”更多的时候是特指内能、焓、吉布斯自由能、亥姆霍茨自由能等四个具有能量量纲的热力学函数。
状态函数表征和确定体系状态的宏观性质。状态函数只对平衡状态的体系有确定值,对于非平衡状态的体系则无确定值。
④ 八个热力学状态函数分别是什么
到本节为止,我们以热力学第一、二定律为理论基础,共引出或定义了五个状态函数U、H、S、A、G,再加上p、V、T等共八个最基本最重要的热力学状态函数。它们之间的关系,除它们的定义式H=U+pV,A=U-TS,G=H-TS外,应用热力学第一、二定律还可以推出一些很重要的这些热力学函数间的关系式。
1.热力学基本方程
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)称为热力学基本方程。具体推导
由四个热力学基本方程,分别加上相应的条件,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)及由它们得到的式(1-115)~(1-118)应用条件是:(i)封闭系统:(ii)无非体积功;(iii)可逆过程。不过,当用于由两个独立变量可以确定系统状态的系统,包括: (i)定量纯物质单相系统;(ii)定量,定组成的单相系统;(iii)保持相平衡及化学平衡的系统时相当于具有可逆过程的条件。
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.麦克斯韦关系式 s
(1-121)
(1-122)
(1-123)
(1-124)
式(1-121)~(1-124)叫麦克斯韦关系式。详细推导
各式表示的是系统在同一状态的两种变化率数值相等。因此应用于某种场合等式右左可以代换。常用的是式(1-123)及式(1-124),这两等式右边的变化率是可以由实验直接测定的,而左边则不能。于是需要时可用等式右边的变化率代替左边的变化率。
⑤ 状态函数有哪几个
状态函数有:温度、压力、体积、密度、能量、形态等,还有热力学函数:U(内能)、H(焓)、G(吉布斯函数)、F(自由能)、S(熵)等可以定义为体系的一个与路径无关的性质,而功和热则不可以,因为功和热无法与体系的特定状态联系在一起。
相关介绍:
在一定的条件下,系统的性质不再随时间而变化,其状态就是确定的,系统状态的一系列表征系统的物理量被称为状态函数(statefunction)。有时候也被称作热力学势,但“热力学势”更多的时候是特指内能、焓、吉布斯自由能、亥姆霍茨自由能等四个具有能量量纲的热力学函数。
状态函数表征和确定体系状态的宏观性质。状态函数只对平衡状态的体系有确定值,对于非平衡状态的体系则无确定值。在求各种热力学函数时,通常需要作路径积分(pathintegral),若积分结果与路径无关,该函数称为状态函数,否则即称为非状态函数。
若定义体系的一个性质A,在状态1,A有值A1;在状态2,有值A2,不管实现从1到2的途径如何,A在两状态之间的差值dA≡A2-A1恒成立,则A即称为状态函数。
⑥ 物理热力学中常用的状态函数和非状函数分别都有哪些
状态函数:表征体系特性的宏观性质,多数指具有能量量纲的热力学函数(如内能、焓、吉布斯自由能、亥姆霍茨自由能),状态函数只对平衡状态的体系有确定值。上面只有H是的,但是要注意要记住热力学状态函数的微分表达式:
dU = TdS - PdV
dF = - SdT - PdV
dH = TdS + VdP
dG = - SdT + VdP
只有U(S,V),F(T,V) ,自变量也要对上等是状态函数