化学势理论与应用——热力学论文.pdfVIP

化学势理论及其应用 摘要：本文主要介绍了化学势这一概念的提出和其在单元及多元物系中的定义， 并且就化学 势在热力学的计算与应用做了简要的分析。 主要是理想气体和溶液中溶剂的化学势计算， 在 化学平衡判据和相图以及渗透领域的应用。 关键词 ：化学势；计算；平衡判据；相图 The theory and application of chemical potential Abstract : The article mainly introduced the theory of chemical potential and its concept in single unit and mult units. Also, we illustrate the calculations, for example ideal gas and solvent, and applications of chemical potential, such as balanced judge, phase diagram and permeate. Keyboards: chemical potential; calculation; balanced judge; phase diagram 1 前言 热力学 [1] 是研究自然界有关热现象和热运动规律的一门科学， 其研究对象是 人们熟悉的由大量粒子组成的宏观系统， 是人类在长期生产实践中总结出来的经 验定律，是被无数事实无一例外地证明了的科学真理 [2,3] ，其正确性早已为现代 科学理论所证实。 化工热力学 [4] 是在化学热力学和工程热力学的基础上又逐渐发 展而来的，研究平衡和过程热力学分析的学科。 统计热力学 [5] 是化工热力学一个非常重要的组成部分，它从粒子的微观性 质及结构数据出发，以粒子遵循的力学定律为理论基础，用统计的方法推 求大量粒子运动的统计平均结果，以得出平衡系统各种宏观性质的值。本 文将就统计热力学中化学势 [6] 的概念和应用进行简要介绍。 2 化学势的提出与定义 有人可能认为给系统增加任何粒子并不需要做功， 但实际情况并非如此。 系 1 统在增加粒子后仍然需要保持平衡， 不可能简单的将粒子静止的放入系统， 而是 需要施加一个与其它粒子能量相当的功。 化学势是在研究多组分体系热力学关系中引进的一个重要的热力学概念 [7] , 在热力学、 物理化学及生物流体力学等学科中有着重要的应用。 一般来讲， 不管 是发生物质成分变化的多元体系， 如化学反应、 大气和海洋体系， 还是仅发生纯 [8] 物质相变化的单元体系，体系内任一组元的变化都是受某种推动力的作用 ，这 一推动力被称为化学式。 在封闭的多组分体系中化学势定义为偏摩尔 Gibbs 函数[9] ，它不仅决定着物 质传递的方向和限度， 还是直接衡量体系是否平衡的条件， 用化学势表达的体系 平衡 (相平衡或化学反应平衡 )条件就如同温度表达热平衡条件一样简便，它是热 力学原理引向化学领域起桥梁作用的热力学函数 [10]