1樓:手機使用者
吉布斯函式(gibbs function),系統的熱力學函式之一。又稱熱力勢、自由焓、吉布斯自由能等。符號g,定義為:
g=h-ts 式中h、t、s分別為系統的焓、熱力學溫度(開爾文溫度k)和熵。吉布斯函式是系統的廣延性質,具有能量的量綱。由於h,s,t都是狀態函式,因而g也必然是一個狀態函式。
編輯本段
二、應用
1、概述
當體系發生變化時,g也隨之變化。其改變值△g,稱為體系的吉布斯自由能變,只取決於變化的始態與終態,而與變化的途徑無關: △g=g終一g始 按照吉布斯自由能的定義,可以推出當體系從狀態1變化到狀態2時,體系的吉布斯自由能變為:
△g=g2一gl=△h一△(ts) 對於等溫條件下的反應而言,有t2=t1=t 則 △g=△h一t △s 上式稱為吉布斯一赫姆霍茲公式(亦稱吉布斯等溫方程)。由此可以看出,△g包含了△h和△s的因素,若用△g作為自發反應方向的判據時,實質包含了△h和△s兩方面的影響,即同時考慮到推動化學反應的兩個主要因素。因而用△g作判據更為全面可靠。
而且只要是在等溫、等壓條件下發生的反應,都可用△g作為反應方向性的判據,而大部分化學反應都可歸入到這一範疇中,因而用△g作為判別化學反應方向性的判據是很方便可行的。 如果一個封閉系統經歷一個等溫定壓過程,則有: δg≤w′(2)式中δg為此過程系統的吉布斯函式的變化值,w′為該過程中的非體積功,不等號表示該過程為不可逆過程,等號表示該過程為可逆過程。
式(2)表明,在等溫定壓過程中,一個封閉系統吉布斯函式的減少值等於該系統在此過程中所能做的最大非體積功。 如果一個封閉系統經歷一個等溫定壓且無非體積功的過程,則根據式(2)可得: δg≤0(3)式(3)表明,在封閉系統中,等溫定壓且不作非體積功的過程總是自動地向著系統的吉布斯函式減小的方向進行,直到系統的吉布斯函式達到一個最小值為止。
因此,在上述條件下,系統吉布斯函式的變化可以作為過程方向和限度的判斷依據,尤其是在相平衡及化學平衡的熱力學研究中,吉布斯函式是一個極其有用的熱力學函式。
2、作為判據應用
化學反應自發性判斷: 考慮δh和δs兩個因素的影響,可分為以下四種情況 1)δh<0,δs>0;δg<0正向自發 2)δh>0,δs<0;δg>0正向非自發 3)δh>0,δs>0;升溫至某溫度時,δg由正值變為負值,高溫有利於正向自發 4)δh<0,δs<0;降溫至某溫度時,δg由正值變為負值,低溫有利於正向自發
熱力學的吉布斯自由能有什麼意義?用它能反映什麼?求詳細解答
2樓:大笨土豬
吉布斯自由能是一個人造的物理量,定義為g=h-ts。常見的化學過程多為定溫定壓(系統的溫度和壓力不變,並且和環境相等)條件下進行,或者可以近似為定溫定壓。此時,若某一微小變化過程中系統的熵變為ds,系統的焓變為dh,則根據熵的定義式ds=dq可逆/t可得,環境(視為無限大,故環境從系統獲得的熱交換視為可逆)的熵變為ds環境=-dq/t(系統吸熱(q為正值)則環境失去熱量,反之(q為負值)則環境獲得熱量,故加負號)=-dh/t(定壓條件下,dh=dq)。
根據熵增加原理,過程自發的充要條件為ds總=ds+ds環境=ds-dh/t≥0,即dh-tds(就是dg)≤0,這樣,dg的符號就可以反映很多化學過程過程的自發性。這也是創造g這個物理量的主要目的。
以上均不考慮非體積功。
熱力學的吉布斯自由能的確切意義究竟是什麼?
3樓:月醉西風
理解吉布斯自由能的意義,
可以從熱力學第一定律來理解,即吉布斯自由能的差可以由熱量q和功w的加和來表示,而熱量和功的變化都是系統內部能量釋放與儲存的一種表現方式,所以,可以理解吉布斯自由能為系統內部總的能量之和。
熱力學中為什麼要引入吉布斯自由能的概念,它的物理含義是什麼
4樓:冰夢一無痕
吉布斯自由能是gibbs發表的一篇300多頁的**中定義的一個物理量。
在他的闡述中,吉布斯自由能g可以作為化學平衡的一個重要判據。
g的微分形式則表現為分子的化學勢。
(能夠進行粒子和能量交換兩個巨集觀系統,分子總是從化學勢高的相進入化學勢低的相,從而降低系統的總自由能,並使系統達到平衡態,達到平衡時將滿足溫度相等ta=tb和化學勢相等μa=μb。在判斷化學反應方向的時候,我們常用吉布斯自由能來判斷,相比之下化學勢判斷更為基本。)
吉布斯自由能還可以進行擴充套件,熱力學中g=u-ts+pv,如果考慮電場和磁場的作用,還會更為複雜。
不僅僅是熱力學,晶體學中,也可以利用自由能判據,來判斷晶體的相平衡與相變等。
熱力學中為什麼要引入吉布斯自由能的概念,它的物理含義是什麼
5樓:123劍
吉布斯自由能在化學熱力學中為判斷過程進行的方向而引入的熱力學函式。又稱自由焓、吉布斯自由能或自由能。[1] 自由能指的是在某一個熱力學過程中,系統減少的內能中可以轉化為對外做功的部分。
自由能(free energy)在物理化學中,按照亥姆霍茲的定容自由能f與吉布斯的定壓自由能g的定義。吉布斯自由能是自由能的一種。
吉布斯自由能又叫吉布斯函式,是熱力學中一個重要的參量,常用g表示,它的定義是:
g = u − ts + pv = h − ts,其中u是系統的內能,t是溫度(絕對溫度,k),s是熵,p是壓強,v是體積,h是焓。
吉布斯自由能,焓,熵的變化有什麼具體意義?
6樓:匿名使用者
氣體分子在固體表面吸附過程中:
熵減(熵變為負):混亂度降低
焓減(焓變為負):放熱
自由能降低(自由能變為負):自發進行
7樓:過往雲煙
主要是在 氣固液 轉換的時候 吉布斯自由能變化較大。
再就是在液體表面和氣體發生物質交換的時候 吉布斯只有能改變
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