化學勢的定義?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,那么,化學勢的定義?一起來了解一下吧。
當熵和體積及除B組分以外其他各物質的量均不變的情況下,增加dnB的B種物質,則相應的熱力學能變化為dU,dU與dB的比值就等于物質B得化學勢
化學勢是物理內容豐富的熱力學強度量,如果說溫度是表征系統能量以熱量傳遞的趨勢,壓強表征能量以功傳遞的趨勢,那么化學勢是表征系統與媒質,或系統相與相之間,或系統組元之間粒子轉移的趨勢。
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,由于物質在不同組元間的轉移是在恒溫和恒壓下進行的,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)。
擴展資料
對于純組分系統,化學勢就等于純態時摩爾吉布斯自由能;混合系統就是其偏摩爾量。也就是說同樣狀態下,純組分系統比混合系統的化學勢高,通過這就可以進一步理解為什么滲透壓使純溶劑進入半透膜中的濃溶液,因為兩邊化學勢不相等。
化學勢也可以理解為物質逃逸趨勢的度量,物的變化總朝向化學勢低的方向變化。通過化學勢也能理解化學平衡中,分子具有很大的濃度或很高的內能,則能高效的參與化學反應,從而解釋勒沙特列原理。
化學與生物中討論的化學勢都是在粒子數守恒的情況下,而在粒子物理學中存在粒子數不守恒現象。
化學勢的四個定義式是什么回答如下:
化學勢是熱力學中的一個重要概念,指在化學反應或者相變中,此物質的粒子數發生改變時所吸收或放出的能量。它可以用多種不同的方式進行定義。以下是四種常見的定義式:
1、化學勢與內能的關系:
化學勢μ可以與系統的內能U之間的關系表示為:
[dU=TdS-PdV+\sum{i}\muidNi]
其中,U是內能,T是溫度,S是熵,P是壓力,μi是組分i的化學勢,dN_i是組分i的物質的改變。
2、化學勢與Gibbs自由能的關系:
化學勢μ與Gibbs自由能G之間的關系表示為:
[dG=VdP-SdT+\sum{i}\muidNi]
其中,G是Gibbs自由能,V是體積,P是壓力,S是熵,μi是組分i的化學勢,dN_i是組分i的物質的改變。
3、化學勢與化學反應的平衡:
對于一個化學反應,化學勢的變化可以用平衡常數(K)來表示:
[K=\prodi\left(\frac{ai}{ai^\circ}\right)^{\nui}]
其中,ai表示各組分的活度,ai^\circ表示標準狀態下各組分的活度,ν_i表示反應物中各組分的系數。
化學勢一般是指物質組成改變時所產生的勢壘高度。
1、化學勢的物理意義
化學勢的物理意義是描述系統中單位物質的自由能變化的指標。化學勢是熱力學基本量之一,是描述化學反應和相平衡的重要參數。
在化學反應中,化學勢的變化決定了反應的方向和速率。在相平衡中,化學勢的相等表明兩相之間沒有自由能的差異,即沒有勢能差異,從而達到平衡狀態。
化學勢可以用來描述物質在化學反應或相平衡中的狀態變化。它的物理意義是單位物質的自由能變化,即在恒溫、恒壓、恒成分的條件下,單位物質從一個狀態變為另一個狀態時,系統的總自由能發生的變化量。
因此,化學勢的變化反映了系統中物質的流動和反應過程。化學勢的定義依賴于系統的狀態和物質組成。
對于單組分系統,化學勢等于摩爾自由能;對于多組分系統,化學勢等于摩爾自由能的和
化學勢的單位是焦耳(J)或千焦(kJ)每摩爾(mol)。在理論計算和實驗研究中,化學勢是一個非常重要的物理量,可以用來解釋化學反應、相平衡和物質轉化的現象。
2、化學勢
化學勢是物理內容豐富的熱力學強度量,如果說溫度是表征系統能量以熱量傳遞的趨勢,壓強表征能量以功傳遞的趨勢,那么化學勢是表征系統與媒質,或系統相與相之間,或系統組元之間粒子轉移的趨勢。
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
對于理想固溶體而言,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,混合后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就分別等于:
uA = GA + RT lnXA
uB = GB + RT lnXB
因此,混合后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。
以上就是化學勢的定義的全部內容,注意到,化學勢的定義是從恒溫、恒壓、恒內能、恒體積條件下得到的,因此實際固溶體中,系統自由能變化還會包括化學勢以外的能量變化。 化學勢的偏微分定義具有普適性,表示成分變化對能量變化的影響,即可以是線性關系。