物理化学 教学课件 ppt 作者 李素婷 主编 邬宪伟 主审 第八章 热力学第二定律3-吉布斯函数.pptVIP

不可能把热从低温物体传到高温物体，而不引起其它变化 物理化学—第三章 2006.1.1 第三节 吉布斯函数 为什么要定义新函数 亥姆霍兹函数 吉布斯函数 为什么要定义新函数 热力学第一定律导出了热力学能这个状态函数，为了处理热化学中的问题，又定义了焓。 热力学第二定律导出了熵这个状态函数，但用熵作为判据时，系统必须是孤立系统，也就是说必须同时考虑系统和环境的熵变，这很不方便。 通常反应总是在等温、等压或等温、等容条件下进行，有必要引入新的热力学函数，利用系统自身状态函数的变化，来判断自发变化的方向和限度。 亥姆霍兹函数 亥姆霍兹（von Helmholz, H.L.P.,1821~1894,德国人）定义了一个状态函数 A称为亥姆霍兹函数（Helmholz free energy），是 状态函数，具有容量性质。 亥姆霍兹函数 （等温，可逆 ) 或 即：等温、可逆过程中，系统对外所作的最大功等于系统亥姆霍兹函数的减少值，所以把A称为功函（work function）。若是不可逆过程，系统所作的功小于A的减少值。 亥姆霍兹函数 如果系统在等温、等容且不作其它功的条件下 或 等号表示可逆过程，不等号表示是一个自发的不可逆过程，即自发变化总是朝着亥姆霍兹函数减少的方向进行。这就是亥姆霍兹函数判据。不等号的引入见下节。 吉布斯函数 吉布斯（Gibbs J.W.,1839~1903）定义了一个状态函数： G称为吉布斯函数（Gibbs free energy），是状态函数，具有容量性质。 吉布斯函数 因为 ( 可逆） 所以 或 即：等温、等压、可逆过程中，系统对外所作的最大非膨胀功等于系统吉布斯函数的减少值。若是不可逆过程，系统所作的功小于吉布斯函数的减少值。 吉布斯函数 如果系统在等温、等压、且不作非膨胀功的条件下， 或 等号表示可逆过程，不等号表示是一个自发的不可逆过程，即自发变化总是朝着吉布斯函数减少的方向进行。这就是吉布斯函数判据，所以dG又称之为等温、压等位。因为大部分实验在等温、等压条件下进行，所以这个判据特别有用。不等号的引入见下节。 吉布斯函数 在等温、等压、可逆电池反应中 式中n为电池反应中电子的物质的量，E为可逆电池的电动势，F为法拉第常数。 这是联系热力学和电化学的桥梁公式。因电池对外作功，E 为正值，所以加“-”号。