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过程自发变化的判据. 能否用下列判据来判断 ? D U ≤0 或 D H ≤0 能否用下列判据来判断 ? D S ≥0. 已有知识 : T d S ≥ d Q r =d U + d W =d U + p d V + d W f d U + p d V- T d S ≤- d W f. Gibbs 定义 : G = H - TS=U+pV-TS d G =d U +( p d V + V d p ) -( T d S + S d T ) 对于恒温恒压过程 ,
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过程自发变化的判据 • 能否用下列判据来判断? DU≤0 或 DH≤0 • 能否用下列判据来判断? DS≥0
已有知识: TdS≥dQr=dU+dW =dU+pdV+dWf dU+pdV- TdS≤-dWf Gibbs定义: G=H-TS=U+pV-TS dG=dU+(pdV+Vdp) -(TdS+SdT) 对于恒温恒压过程, dT=0, dp=0,所以 dGT,P=dU+pdV-TdS dGT,P ≤-dWf 若非体积功为0,则 dGT,P ≤0 或DGT,P ≤0
过程自发变化的新判据 • 对于恒温恒压、没有非体积功的过程: DGT,P≤0 (<0自发;=0平衡) 。 • G称为Gibbs自由能,本书简称自由能。 • G是状态函数,对于确定的始终态,可以通过设计一个可逆途径进行计算。
自由能增量的计算 • 物理过程的自由能增量计算 dG=dU+(pdV+Vdp)-(TdS+SdT) =dU-(TdS-pdV)+Vdp-SdT 若非体积功为0 dU=dQ-dW=TdS-pdV 即有: dG=Vdp-SdT 或
化学反应过程的自由能增量计算 • 由自由能定义:G=H-TS 如果反应在恒温下进行,有 • DrGm=DrHm-TDrSm • 由标准摩尔生成自由能计算
标准摩尔生成自由能 定义与标准摩尔生成焓的定义相似。 在标准压力下由最稳定相态的单质生成1摩尔化合物的恒压反应的自由能增量,称为标准摩尔生成自由能,用 表示。
补充习题 2. 已知400K时反应 CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g) 的标准摩尔焓变为 rHom = 178.4 kJ·mol-1, 结合第1补充题的结果,计算该反应在400K时的标准自由能增量rGom 3.根据第212页所给数据,计算反应 CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g) (1)在298.15K的标准自由能增量rGom。 (2)如果反应体系中CO2气体的压力为101.325 Pa, 计算在298.15K反应的自由能增量rGom.