【物化干货】第06期:热三律及热力学方程式

如题所述

第1个回答  2024-04-13

深入理解热力学的世界,让我们一起探索第06期的物化干货——热力学的三大定律和基本方程。


首先,让我们聚焦于热力学第三定律的基石——纯物质在绝对零度下的完美晶体熵,它揭示了自然界的基本秩序,即S*(0K,完美晶体)= 0。熵变的计算,通过著名的能量斯特热定理,它以第三定律为基准,为我们揭示了标准摩尔反应熵的计算法则,熵变的正负决定了过程的方向:ΔS>0意味着不可逆,ΔS=0代表平衡,而ΔS<0则宣告着过程的不可能性。


接着,我们转向两个重要的潜在能函数:玄姆霍兹函数(Helmholtz)和吉布斯函数(Gibbs),它们分别是A=U-TS和G=H-TS,分别刻画了恒温恒容和恒温恒压下的系统变化。系统的变化能力,通过△A和△G得以量化,这涉及到标准摩尔生成吉布斯函数,以及各种条件下的函数转换。


热力学的基本方程是整个理论的框架,U、S、H、A、G作为核心函数,它们在能量衡算和过程判断中发挥着关键作用。麦克斯韦关系式的存在,如同一条无形的桥梁,连接着这些基本函数,展现出它们之间的微妙联系。对于封闭系统中的可逆过程,特别是无相变和化学平衡的场景,热力学基本方程如鱼得水,它能帮助我们计算恒温下的pVT变化,以及状态函数的偏导数关系,比如吉布斯-亥姆霍兹方程的运用。


当我们讨论理想气体时,克拉佩龙方程和克-克方程揭示了热力学能与温度的紧密关系,特别是蒸气压与温度的关系,这在实际应用中具有广泛价值。然而,需要注意的是,dG= -SdT + Vdp的公式仅适用于封闭体系的可逆过程,比如水转变为冰,由于其不可逆性,这个公式并不适用,因此,声称在-5℃下dG=0是错误的。


如果你对物理化学有任何疑问,欢迎加入我们的讨论群729899229,或通过微信留言,小材将随时为你解答疑惑。让我们一起深入热力学的世界,领略其深邃与魅力。

相似回答