ქიმიური პოტენციალი

განვიხილოთ სისტემები, რომლებშიც იცვლება ნივთიერებების რაოდენობა. ეს ცვლილებები შეიძლება მოხდეს ქიმიური რეაქციების ან ფაზური გადასვლების შედეგად. ამ შემთხვევაში იცვლება თერმოდინამიკური პოტენციალის მნიშვნელობები U, H, F, G სისტემები.

ნივთიერებების ქიმიური გარდაქმნების (ან ფაზური გადასვლების) უნარის დასახასიათებლად გამოიყენება ქიმიური პოტენციალი რ. იგი გვხვდება, როგორც თერმოდინამიკური პოტენციალების ნაწილობრივი წარმოებული მოლების რაოდენობის მიმართ. პროცესის პირობებიდან გამომდინარე, i-ე კომპონენტის ქიმიური პოტენციალი გამოიხატება შესაბამისი თერმოდინამიკური პოტენციალის მეშვეობით. Gj, F t, მე ან უჯ. ასე რომ, მუდმივ ტემპერატურაზე, წნევაზე და ყველა კომპონენტის მოლის რაოდენობაზე, გარდა i-ის, i-ე კომპონენტის ქიმიური პოტენციალი უდრის გიბსის ენერგიის ნაწილობრივ წარმოებულს მოლის რაოდენობის მიმართ. მე-ე კომპონენტი:

ქიმიური პოტენციალი ანალოგიურად არის შემოტანილი სხვა პირობებში:

თერმოდინამიკური პოტენციალის ცვლილება (მაგალითად, ზ) როდესაც იცვლება მხოლოდ /-ე კომპონენტი უდრის

ჩვეულებრივ, სისტემაში, ქიმიური რეაქციების დროს, იცვლება რამდენიმე კომპონენტის კონცენტრაცია ან ხდება კომპონენტების რაოდენობის ცვლილება რამდენიმე ფაზაში. მაშასადამე, სისტემაში თერმოდინამიკური პოტენციალის მთლიანი ცვლილება დ გ უდრის

სპონტანური პროცესისთვის

თუ სისტემაში, რომელშიც ქიმიური რეაქცია ხდება

არსებობს მხოლოდ ორი კომპონენტი A და B, მაშინ სპონტანური პროცესისთვის შეგვიძლია დავწეროთ

ვინაიდან ამ შემთხვევაში

ამ შემთხვევაში საწყისი ნივთიერების A ქიმიური პოტენციალი მეტია B პროდუქტის ქიმიურ პოტენციალს.

წონასწორობისას თანაფარდობა უნდა იყოს დაცული

ამ ნაწილში განხილული თერმოდინამიკური პოტენციალი შემდგომში გამოყენებული იქნება ფიზიკური და ქიმიური პროცესების შესასწავლად ფიზიკური ქიმიის სხვა სფეროებში - ფაზა და ქიმიური წონასწორობა, ქიმიური კინეტიკა, კოლოიდური სისტემები და ა.შ.

უფასო ენერგიის გაანგარიშების მაგალითები

ორი კონკრეტული პროცესის მაგალითის გამოყენებით განვიხილავთ, თუ როგორ გამოითვლება თავისუფალი ენერგია (გიბსის ენერგია) და მიღებული შედეგების საფუძველზე გამოვიტანთ დასკვნებს პროცესების წარმოშობის შესაძლებლობისა და პირობების შესახებ.

მაგალითი 4.1. შესაძლებელია თუ არა ნორმალურ (სტანდარტულ) პირობებში რკინის ოქსიდის (III) შემცირება წყალბადით? პროცესი მიმდინარეობს განტოლების შესაბამისად

გადაწყვეტილება. პრობლემის კითხვაზე პასუხის გასაცემად აუცილებელია ვიცოდეთ იზობარული იზოთერმული პოტენციალის ცვლილება ზემოაღნიშნული რეაქციის სტანდარტულ პირობებში, ე.ი.

ამისათვის, როგორც ჩანს, თქვენ უნდა იცოდეთ ენთალპიისა და ენტროპიის სტანდარტული ცვლილება პროცესში. თერმოდინამიკური საცნობარო წიგნიდან ჩვენ ვწერთ რეაქციის განტოლებაში შემავალი ყველა ნივთიერების ფორმირებისა და ენტროპიის ენთალპიებს და ვაჯამებთ მონაცემებს ცხრილში. 4.3.

გამოვთვალოთ რეაქციის ენთალპიისა და ენტროპიის ცვლილება სტანდარტულ პირობებში ჰესის კანონის შესაბამისად.

ცხრილი 4.3

საწყისი ნივთიერებებისა და რეაქციის პროდუქტების თერმოდინამიკური მახასიათებლები

ამრიგად, ენთალპიის ცვლილება რეაქციაში სტანდარტულ პირობებში არის რეაქციის ΔНр = 95,74 კჯ/მოლი.

ენტროპიის ΔSр eacc|1i ცვლილება ასევე გამოითვლება ჰესის კანონის შესაბამისად:

სტანდარტულ პირობებში რეაქციაში ენტროპიის ცვლილება ტოლი აღმოჩნდა

298 K ტემპერატურაზე გიბსის ენერგიის ცვლილება იქნება

რეაქციის ΔGρ დიდი დადებითი მნიშვნელობა = +54,48 კჯ/მოლი მიუთითებს შეუძლებლობა Fe 2 0 3 (cr) რედუქცია წყალბადით მეტალურ რკინამდე სტანდარტულ პირობებში.

პირიქით, საპირისპირო პროცესია

ხასიათდება გიბსის ენერგიის უარყოფითი ცვლილებით

საიდანაც გამომდინარეობს, რომ ასეთი რეაქცია შესაძლებელია. მართლაც, ეს პროცესი სპონტანურად მიმდინარეობს და მისი შედეგია რკინის დაჟანგვა (კოროზია), რასაც ყოველდღიურად ვაკვირდებით. და რა პირობებში (რა ტემპერატურაზე) შეინიშნება წონასწორობა ამ სისტემაში? წონასწორობის მდგომარეობაში სისტემის გიბსის ენერგიის ცვლილება ნულის ტოლია, ე.ი.

ამ ტემპერატურაზე, ორივე რეაქცია - რკინის შემცირება და დაჟანგვა - თანაბრად სავარაუდოა, მათი სიჩქარე ერთნაირია. წონასწორული ტემპერატურის გამოთვლისას, ჩვენ ვივარაუდებთ, რომ ენთალპიისა და ენტროპიის ცვლილება არ არის დამოკიდებული ტემპერატურაზე და ვიყენებთ მათ სტანდარტულ მნიშვნელობებს 298 K-სთვის. 691 K-ზე დაბალ ტემპერატურაზე რკინა სპონტანურად იჟანგება წყლის ორთქლით რკინის ოქსიდში. წყალბადის გამოყოფა და 691 კ-ზე მაღალ ტემპერატურაზე. პირიქით, წყალბადი აქცევს რკინის ოქსიდს მეტალად.

ამრიგად, ძირითადი ცნებებისა და თერმოდინამიკური კანონების გამოყენებით, ჩვენ შევაფასეთ როგორც პირდაპირი, ისე საპირისპირო რეაქციების წარმოშობის ფუნდამენტური შესაძლებლობა, ასევე რეაქციის სისტემის წონასწორული მდგომარეობის ტემპერატურა.

მაგალითი 4.2.შესაძლებელია თუ არა წყლის აორთქლების პროცესი სტანდარტულ პირობებში? რა გავლენას ახდენს ტემპერატურა ამ პროცესზე?

გადაწყვეტილება. ამ პროცესის შესაძლებლობის საკითხის გადასაჭრელად აუცილებელია ვიცოდეთ გიბსის ენერგიის ცვლილება მისი მიმდინარეობისას. მაშასადამე, ჩვენ ჯერ ვადგენთ საჭირო გადასვლის თერმოქიმიურ განტოლებას:

ამ გადასვლის გიბსის ენერგიის ცვლილების გამოთვლა, რომელიც უდრის

ΔS იყენებს ამ პროცესს.

მოდით გამოვთვალოთ ამ გადასვლის ენთალპიის ცვლილება სტანდარტულ პირობებში:

და ენტროპიის ცვლილება ამ პროცესში იმავე პირობებში:

ცხრილის მონაცემების ჩანაცვლებით (იხ. დანართი), მივიღებთ:

ამ რაოდენობების ცოდნა, ჩვენ ვიანგარიშებთ გიბსის ენერგიის ცვლილებას ამ გადასვლისას სტანდარტული პირობები:

გიბსის ენერგიის Δ. მიღებული მნიშვნელობა G° mn = +8,6 კჯ აშკარად დადებითი მნიშვნელობაა (Δ გ exp > 0), და, შესაბამისად, წყლის აორთქლების პროცესი 25°C-ზე შეუძლებელია. მაგრამ ჩვენი ყოველდღიური გამოცდილება სხვაგვარად გვთავაზობს: წყალი ორთქლდება ოთახის პირობებში. Რა მოხდა?

ჩვენ გამოვთვალეთ სტანდარტული პირობებისთვის, როდესაც წყლის ორთქლს აქვს 101325 Na ნაწილობრივი წნევა 25°C ტემპერატურაზე. რეალურ პირობებში წყლის ორთქლის ნაწილობრივი წნევა გაცილებით ნაკლებია (მხოლოდ 3647 Pa) ამ ტემპერატურაზე, რაც შეესაბამება სისტემის წონასწორობის მდგომარეობას: „თხევადი წყალი – ორთქლი“. თუ რეალურ პირობებში წყლის ორთქლის ნაწილობრივი წნევა იქნება 101 325 Pa, მაშინ, ბუნებრივია, ამ პირობებში არ მოხდება თხევადი წყლის სპონტანური აორთქლება (შესაბამისად, Δ Gncn > 0), მაგრამ შეინიშნება საპირისპირო პროცესი - წყლის ორთქლის კონდენსაცია. მოცემული მაგალითი გვიჩვენებს, რომ აუცილებელია „სტანდარტული პირობების“ კონცეფციისა და თერმოდინამიკური გამოთვლების შედეგების გულდასმით დამუშავება.

მოდით გამოვთვალოთ რა ტემპერატურის წონასწორობა დადგება წყლის ორთქლის აორთქლების სიჩქარესა და კონდენსაციას შორის, თუ მათი ნაწილობრივი წნევა არის 101 325 Pa. წონასწორობისას გიბსის ენერგიის ცვლილება ნულის ტოლია

ამრიგად, წონასწორული მდგომარეობის ტემპერატურა Г |Х1НМ განისაზღვრება გამოსახულებით:

97,4°C მნიშვნელობა უახლოვდება წყლის დუღილის წერტილს, რომელიც არის 100°C. 2.6°C-ის სხვაობა გამოწვეულია იმით, რომ ჩვენ გამოვიყენეთ ენთალპიისა და ენტროპიის სტანდარტული მნიშვნელობები 25°C-ისთვის და არ გავითვალისწინეთ მათი დამოკიდებულება ტემპერატურაზე.

თუ სისტემის ტემპერატურა გადააჭარბებს წონასწორობის მნიშვნელობას, წყლის აორთქლების სიჩქარე ჭარბობს კონდენსაციის სიჩქარესთან შედარებით, შემდეგ კი გიბსის ენერგიის ცვლილება უარყოფითი მნიშვნელობა იქნება. და როდესაც სისტემის ტემპერატურა იკლებს წონასწორობის მნიშვნელობასთან შედარებით, ჭარბობს წყლის ორთქლის კონდენსაციის სიჩქარე და, შესაბამისად, Δ G NSP იქნება დადებითი მნიშვნელობა.

ქიმიური პოტენციალი? არის სისტემის ერთ-ერთი თერმოდინამიკური პარამეტრი; სისტემაში ერთი ნაწილაკის დამატების ენერგია სამუშაოს შესრულების გარეშე.
თერმოდინამიკურ სისტემებს ხშირ შემთხვევაში შეუძლიათ ატომების და მოლეკულების გაცვლა გარემოსთან. გარდა თერმული წონასწორობისა, რომელიც კონტაქტშია, თერმოდინამიკური სისტემები ცდილობენ დაამყარონ წონასწორობა შემადგენლობაში. შემადგენლობაში წონასწორობის დამყარების პროცესები უფრო ნელია, ვიდრე ტემპერატურასთან წონასწორობის დამყარების პროცესები. მათი სიჩქარე დამოკიდებულია ნივთიერების ბუნებაზე. აირები სწრაფად ირევა, სითხეები უფრო ნელა ხდება და მყარ სხეულებში დიფუზიას შეიძლება მრავალი წელი ან ათასწლეული დასჭირდეს.
კომპოზიციაში წონასწორობის დამყარების თერმოდინამიკური სისტემების სურვილს რაოდენობრივად ახასიათებს რაოდენობა ე.წ. ქიმიური პოტენციალი.თერმოდინამიკურ სისტემებში წონასწორობის დამყარების პროცესები ხდება ისე, რომ გათანაბრდება ქიმიური პოტენციალი თითოეულ ზონაში. ერთი შეხედვით, შეიძლება ჩანდეს, რომ კონცენტრაცია იკლებს, მაგრამ ეს მართალია მხოლოდ გარკვეული კლასის ნივთიერებებისა და პროცესებისთვის. არსებობს სისტემები, რომლებშიც გარკვეული ჰეტეროგენულობა თანდაყოლილია. მაგალითად, დედამიწის ატმოსფეროში ჰაერის სიმკვრივე სიმაღლესთან ერთად მცირდება. ეს შემცირება გამოწვეულია მიზიდულობის ძალებით. ამიტომ მოლეკულების კონცენტრაცია ჰაერში არ არის ერთგვაროვანი. ქიმიური პოტენციალი მუდმივი რჩება, რაც ითვალისწინებს მოლეკულების პოტენციურ ენერგიას სხვადასხვა სიმაღლეზე.
ქიმიური პოტენციალის დასადგენად, თქვენ უნდა იპოვოთ განსხვავება N +1 წილის მქონე სისტემისა და N ნაწილაკების მქონე სისტემის ენერგიას შორის. ქიმიური პოტენციალი არის ენერგია, რომელიც უნდა მიეწოდოს ნაწილს თერმოდინამიკურ სისტემაში მოთავსების მიზნით. მნიშვნელოვანია გვახსოვდეს, რომ ფრაქცია მოთავსებულია სისტემაში ისე, რომ იყოს თერმულ წონასწორობაში სხვა ნაწილაკებთან.
მაგალითად, იდეალური აირის ნაწილაკები არ ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან, ამიტომ იდეალური გაზის ერთი ატომის N ატომების სისტემაში ჩაგდებას საჭირო მინიმალური ენერგია არის ნული. მაგრამ იმისთვის, რომ ეს ახალი ატომი იყოს თერმულ წონასწორობაში სხვა ატომებთან, აუცილებელია მას მივაწოდოთ ენერგია, რომელიც ტოლი იქნება სხვა ატომების საშუალო კინეტიკური ენერგიისა. ამ მოსაზრებების შედეგად, იდეალური გაზის ქიმიური პოტენციალი არ არის ნული.
ქიმიური პოტენციალის განმარტება სხვა თერმოდინამიკური პოტენციალების მიხედვით შეიძლება დაიწეროს შემდეგნაირად:

დ ე = თ დ ს – P d V + ? dN

სადაც E არის სისტემის მთლიანი ენერგია, S არის მისი ენტროპია, N არის ნაწილაკების რაოდენობა სისტემაში.
ეს ფორმულა, გარდა ქიმიური პოტენციალისა?, ასევე განსაზღვრავს P წნევას და T ტემპერატურას.
შეიძლება დადასტურდეს, რომ ქიმიური პოტენციალი მოცემულია ფორმულით

თუ სისტემის ენერგია დამოკიდებულია არა მოცულობაზე, არამედ სხვა თერმოდინამიკურ პარამეტრებზე ა 1, ა 2 ..., საწყისი ფორმულა ხდება

თუ სისტემაში არის რამდენიმე სხვადასხვა ტიპის ნაწილაკი, იგივე ქიმიური პოტენციალი არსებობს. ისინი ჩვეულებრივ აღნიშნავენ სხვადასხვა ინდესკამებით? მე.ენერგიის შიდა დიფერენციალი იწერება:

სად N iარის i-th ტიპის ნაწილაკების რაოდენობა. ეს კავშირი შეიძლება გადაიწეროს კონცენტრაციების თვალსაზრისით

– სისტემაში ნაწილაკების საერთო რაოდენობა.

თუ თერმოდინამიკურ სისტემაში შეიძლება იყოს რამდენიმე ფაზა, მაშინ თერმოდინამიკური წონასწორობის პირობებში ქიმიური პოტენციალის თითოეული ტიპი ერთნაირი უნდა იყოს ყველა ფაზისთვის. ეს მოთხოვნა იწვევს ფაზის წესს.

3.20. ქიმიური პოტენციალის თერმოდინამიკური მნიშვნელობა

განვიხილოთ თერმოდინამიკური სისტემების (პოტენციალების) ზოგადი მიმართებები N ნაწილაკების ცვლადი რაოდენობასთან. თუ თერმოდინამიკურ სისტემაში N ნაწილაკების რაოდენობა შეიძლება შეიცვალოს, მაშინ თერმოდინამიკის პირველი კანონის ფორმულაში

იგივე ტერმინი დაემატება სხვა თერმოდინამიკური პოტენციალის გამონათქვამებს: ენთალპია H, თავისუფალი ენერგია F, გიბსის ენერგია G.

μ*-ის მნიშვნელობას თერმოდინამიკაში ეწოდება ქიმიური პოტენციალი. მაშინ ამ განმარტებიდან გამომდინარეობს, რომ

(3.80)

მოდით ვიპოვოთ დამოკიდებულების ზოგადი ფორმა, მაგალითად, გიბსის ენერგიის G (თერმოდინამიკური პოტენციალი) თერმოდინამიკური სისტემის ნაწილაკების რაოდენობაზე. ნაწილაკების ცვლადი რაოდენობის მქონე სისტემებისთვის, გიბის ენერგია არის T ტემპერატურის, P წნევის და N ნაწილაკების რაოდენობის ფუნქცია, ანუ G = G(T, P, N). T და P უცვლელად რომ დავტოვოთ, ნაწილაკების რაოდენობას გავზრდით σ კოეფიციენტით. შემდეგ G ასევე იზრდება s-ის კოეფიციენტით, ანუ σG = G (T, P, σN). თუ σ ავიღებთ ისე, რომ σN = 1, მაშინ σ = 1/N.

შემდეგ გიბსის ენერგიები G = NG (T, P, 1). აქედან გამომდინარე, ქიმიური პოტენციალი

ამრიგად, ქიმიური პოტენციალის ფიზიკური მნიშვნელობა შეიძლება განიმარტოს, როგორც თერმოდინამიკური პოტენციალი (გიბსის ენერგია), რომელიც დაკავშირებულია ერთ ნაწილაკთან. ჩვენ გამოვხატავთ ქიმიურ პოტენციალს μ* ჰელმჰოლცის თავისუფალი ენერგიის F-ის მიხედვით.

თავისუფალი ენერგიისთვის შეგვიძლია დავწეროთ, რომ F = F (V, T, N). N ნაწილაკების რაოდენობის σ კოეფიციენტით გაზრდით გაიზრდება არა მხოლოდ F, არამედ V მოცულობაც, ანუ σF = F (sV, T, sN).

თუ σ = 1/N, მაშინ

F = NF(V/N, T, 1).

(3.83)

ვინაიდან N ნაწილაკების რაოდენობა დგას არა მხოლოდ ფაქტორად, არამედ F ფუნქციის ნიშნის ქვეშ (V/N, T, 1).აქედან გამომდინარე, ქიმიური პოტენციალი

.

ამრიგად, ქიმიური პოტენციალის μ* თერმოდინამიკური განმარტება უნიკალური არ არის. ვინაიდან შიდა ენერგია U და ენტროპია S განისაზღვრება თვითნებურ მუდმივებამდე U 0 და S 0 , მაშინ G და F განისაზღვრება U 0 – S 0 T ტემპერატურის წრფივი ფუნქციამდე. ვინაიდან U 0 და S 0 დამოკიდებულია რაოდენობაზე. ნაწილაკების, მაშინ ეს გავლენას ახდენს მ* ქიმიური პოტენციალის მნიშვნელობაზე. მაშასადამე, μ* ცალსახად დასადგენად აუცილებელია შინაგანი ენერგიისა და ენტროპიის წარმოშობის დაფიქსირება.

ფერმი - დირაკის და ბოზის - აინშტაინის კვანტური სტატისტიკის მიხედვით და სტერლინგის ფორმულის გამოყენებით, ფერმიონების S f და ბოზონების S B გაზის ენტროპიის საპოვნელად გვაქვს:

(3.84)

,

(3.85)

სადაც const არ არის დამოკიდებული ფერმიონისა და ბოზონის ნაწილაკების რაოდენობაზე; Z i არის კვანტური მდგომარეობების რაოდენობა i-ე ენერგეტიკულ შრეში. ახლა გამოვთვალოთ ქიმიური პოტენციალი μ*, მაგალითად, ფერმის გაზისთვის.

ამისათვის განიხილეთ ჰელმჰოლცის თავისუფალი ენერგია F. შეცვალეთ სისტემაში N ნაწილაკების რაოდენობა, ხოლო T და V უცვლელად შეინახეთ და იპოვნეთ თავისუფალი ენერგიის ზრდა dF. ვინაიდან V მოცულობა უცვლელი რჩება და ნაწილაკები არ ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან, მაშინ როცა N იცვლება, ენერგიის დონეები e i და შესაბამისი რიცხვები Z i არ შეიცვლება. შეიცვლება მხოლოდ შევსების ნომრები N i.

შემდეგ ფერმიონის გაზის ენტროპიის გაზრდისთვის ვიღებთ (3.84).

წონასწორობის მდგომარეობაში

.

ამრიგად,

სადაც - საუბრობს N i რიცხვების საშუალო მნიშვნელობაზე, უფრო ზუსტად მათ მნიშვნელობებზე ყველაზე სავარაუდო მდგომარეობაში. ჯამი სე ი - იძლევა შიდა ენერგიის dU ნამატს. და ჯამი

SdN i = d SN i = dN.

შედეგად, ვიღებთ TdS = – μ dN + dU ან dF = μ dN.

შესაბამისად,

იგივე ითქმის ბოზე-აინშტაინის სტატისტიკაში. ქიმიური პოტენციალი გამოიყენება, მაგალითად, ქიმიურ რეაქციებში და როდესაც დაკმაყოფილებულია ქიმიური წონასწორობის პირობები. ქიმიური რეაქციები ყოველთვის ორი საპირისპირო მიმართულებით მიმდინარეობს. ქიმიურ წონასწორობაში, რეაქციების სიჩქარე ორივე მიმართულებით ერთნაირია. წონასწორული იონიზაციის მქონე პლაზმის შემთხვევაში მისი შემადგენელი ნაწილაკების ელექტრონების, იონების, ნეიტრალური მოლეკულების და ა.შ. ტემპერატურა იგივეა.

ქიმიური პოტენციალი

ქიმიური პოტენციალი

თერმოდინამიკური , რომელიც განსაზღვრავს თერმოდინამიკური პოტენციალების ცვლილებას სისტემაში h-ts რაოდენობის ცვლილებით და აუცილებელია St-in ღია სისტემების (h-ts ცვლადი რაოდენობის მქონე) აღსაწერად.

მრავალკომპონენტიანი სისტემის i-ე კომპონენტის X. p. mi უდრის რომელიმე თერმოდინამიკის ნაწილობრივ წარმოებულს. პოტენციალი ამ კომპონენტის რაოდენობის მიხედვით (საათების რაოდენობა) პოსტზე. დარჩენილი თერმოდინამიკის მნიშვნელობები. ცვლადები, რომლებიც განსაზღვრავენ ამ თერმოდინამიკას. ; მაგალითად. mi \u003d (dF / dNi) T, V, Ni (F -, T - ტემპერატურა, V - მოცულობა, j? i). ამრიგად, სისტემებში მონაცვლეობით h-ts რიცხვი დიფერენციალური თერმოდინამიკის გამოხატულებაში. პოტენციალმა უნდა დაამატოს SimidNi-ს მნიშვნელობა, მაგ. dF=-SdT-pdV+SimidNi, სადაც p - , S - . ყველაზე მარტივად, X. p. ასოცირდება თერმოდინამიკასთან. პოტენციალი G (იხ. GIBBS ENERGY) G=SimiNi;. ერთკომპონენტიანი X. სისტემისთვის m = G/N, ანუ არის გიბსის ენერგია, მოხსენიებული ერთ საათში. G X. p.-ის დანამატის გამო, წნევისა და ტემპერატურის გარდა, დამოკიდებულია მხოლოდ ოტდ-ის კონცენტრაციებზე. კომპონენტები, მაგრამ არა თითოეულ კომპონენტში h-ts რაოდენობაზე. იდეალური აირების უმარტივეს შემთხვევაში m დამოკიდებულია მხოლოდ i-ro კომპონენტის კონცენტრაციაზე mi=m=i+kTln(Ni/N), სადაც N=SiNi არის h-c, (m=i- X) საერთო რაოდენობა. სუფთა i-ro კომპონენტის p. ხშირად მოსახერხებელია mi-ის გამოყენება, როგორც დამოუკიდებელი თერმოდინამიკური ცვლადები Ni-ის ნაცვლად.T, V, mi ცვლადებში სისტემის მდგომარეობა ახასიათებს თერმოდინამიკურ პოტენციალს W=F-SimiNi.

X. p. yavl. პარამეტრი გიბსის გრანდიოზულ კანონიკურ განაწილებაში ცვლადის მქონე სისტემებისთვის. ჰ-წ-ების რაოდენობა. როგორც ნორმალიზაციის მუდმივი X. p. შედის ბოლცმანის, ბოზის - აინშტაინის და ფერმი - დირაკის განაწილებებში p-ts იდეალური აირებისთვის (იხ. სტატისტიკური ფიზიკა). სისტემებში, რომლებშიც გამოიყენება ბოლცმანის ან ბოზე-აინშტაინის სტატისტიკა, X. p. ყოველთვის უარყოფითია. ფერმის გაზისთვის Xp ნულოვანი ტემპერატურაზე დადებითია და განსაზღვრავს ფერმის საზღვრის ენერგიას (იხ. ფერმის ზედაპირი) და დეგენერაციის ტემპერატურას. თუ სისტემაში h-ts-ების საერთო რაოდენობა არ არის დაფიქსირებული, მაგრამ უნდა განისაზღვროს თერმოდინამიკური მდგომარეობიდან. წონასწორობა, როგორც, მაგალითად, ტელევიზორში ფონონებისთვის. სხეულის ან ფოტონებისთვის წონასწორული თერმული გამოსხივების შემთხვევაში, მაშინ წონასწორობა ხასიათდება ნულოვანი X. p.

X. p. ცნება საშუალებას გვაძლევს ჩამოვაყალიბოთ თერმოდინამიკური წონასწორობის პირობები. ერთ-ერთი პირობაა, რომ ნებისმიერი კომპონენტის CV ერთნაირი იყოს სხვადასხვა ფაზაში და ერთი ფაზის სხვადასხვა ადგილას. ეს განპირობებულია h-ts-ების გადანაწილების შესაძლებლობით, რაც იწვევს X-ის გასწორებას. სივრცობრივად არაჰომოგენური გარე წონასწორობის სისტემებისთვის ნიშნავს mi = m0i + Ui (r) = const, სადაც m0i- X. p. ველის არარსებობის შემთხვევაში, Ui (r ) - ძლიერი. გარე ველში i-ე კომპონენტის h-ts. გრავიტაციულ ველში მყოფი გაზისთვის, ეს მდგომარეობა იწვევს გაზის სიმკვრივის ბარომეტრულ ფორმულას. დამუხტვის შემთხვევაში h-c ელექტროში. ველს (მაგ. PP-ში) mi-ის მნიშვნელობას ელექტროქიმიური ეწოდება. პოტენციალი, ტოვებს სახელს X. p. m0i-ს. X.p.-ის მნიშვნელობების თანასწორობა ერთი კომპონენტის h-c-სთვის, რომლებიც სხვადასხვა ფაზაშია, განსაზღვრავს წონასწორობის პირობებს ფაზური გადასვლების დროს (ფაზების გიბსის წესი) და ქიმიური. რეაქციები (მასობრივი მოქმედების კანონი), იონიზაცია. წონასწორობა (იხ. იონიზაცია), ამონახსნების თვისებები (ვან'ტ ჰოფის, ჰენრის, რაულის კანონები) და ა.შ. თუ რომელიმე კომპონენტისთვის სისტემის ერთი ნაწილიდან მეორეზე გადასვლა შეუძლებელია, მაშინ ამ კომპონენტისთვის სისტემაში ირღვევა და წარმოიქმნება X მუდმივობის პირობები. X. p. შემოიღო ამერ. ფიზიკოსი J. W. Gibbs (1875) როდესაც განიხილავს ქიმ. წონასწორობა მრავალკომპონენტიან სისტემებში, აქედან გამომდინარეობს მისი სახელი. რიცხობრივად X. p. გამოხატულია ერთეულებით. ენერგია ერთეულზე მასა (ჯ/კგ), ერთეულზე. in-va-ს რაოდენობა (ჯ/მოლი) ან 1 საათი.

ფიზიკური ენციკლოპედიური ლექსიკონი. - მ.: საბჭოთა ენციკლოპედია. . 1983 .

ქიმიური პოტენციალი

თერმოდინამიკური სახელმწიფო ფუნქცია,ცვლილების განსაზღვრა თერმოდინამიკური პოტენციალისისტემაში ნაწილაკების რაოდენობის შეცვლისას და აუცილებელია ღია სისტემების თვისებების აღსაწერად (ნაწილაკების ცვლადი რაოდენობით).

X. გვ მე მემრავალკომპონენტიანი სისტემის მე-1 კომპონენტი უდრის რომელიმე თერმოდინამიკის ნაწილობრივ წარმოებულს. პოტენციალი პოსტზე ამ კომპონენტის რაოდენობის (ნაწილაკების რაოდენობის) მიხედვით. დარჩენილი თერმოდინამიკის მნიშვნელობები. ცვლადები, რომლებიც განსაზღვრავენ ამ თერმოდინამიკას. პოტენციალი, მაგ. მ i = (dF/dN i) T,V,N (F-უფასო ენერგია, T-ტემ-რა, V-მოცულობა, ჯმე). ამრიგად, სისტემებში მონაცვლეობით მაგალითად, დიფერენციალური გამოხატულებაში ნაწილაკების რაოდენობა. dF,ღირებულება უნდა დაემატოს:

სადაც R -წნევა, ს- ენტროპია. ნაიბი. მხოლოდ X. p. ასოცირდება თერმოდინამიკასთან. პოტენციალი გ(სმ. გიბსის ენერგია): . ერთკომპონენტიანი სისტემისთვის X. n.m =G/N,

ანუ არის გიბის ენერგია ნაწილაკზე. დანამატის გამო გზეწოლისა და ტემპერატურის გარდა, X. p. დამოკიდებულია მხოლოდ otd-ის კონცენტრაციაზე. კომპონენტები, მაგრამ არა თითოეულ კომპონენტში ნაწილაკების რაოდენობაზე. უმარტივეს შემთხვევაში იდეალური აირებიმ მედამოკიდებულია მხოლოდ კონცენტრაციაზე მე-ე კომპონენტი:

სად არის ნაწილაკების საერთო რაოდენობა, m ~ მე-X. n სუფთა მეე

კომპონენტი. ხშირად მნიშვნელობები მ მემოსახერხებელი გამოსაყენებლად, როგორც დამოუკიდებელი თერმოდინამიკი. ცვლადები ნაცვლად ნ ი .ცვლადებში ᲡᲐᲢᲔᲚᲔᲕᲘᲖᲘᲝ,მ მესისტემის მდგომარეობა ახასიათებს თერმოდინამიკას. პოტენციალი

X.p არის თერმოდინამიკური. პარამეტრი შიგნით გიბსის გრანდიოზული კანონიკური განაწილება AC სისტემებისთვის ნაწილაკების რაოდენობა. როგორც ნორმალიზაციის მუდმივი, xp შედის ბოლცმანის, ბოზე-აინშტაინის და ფერმი-დირაკის განაწილებაში იდეალური აირების ნაწილაკებისთვის (იხ. სტატისტიკური ფიზიკა).სისტემებში, რომლებზეც გამოიყენება ბოლცმანის ან ბოზე-აინშტაინის სტატისტიკა, X. p. ყოველთვის უარყოფითია. ამისთვის ფერმი გაზი X. p. ნულოვან ტემპერატურაზე დადებითია და განსაზღვრავს საზღვარს ფერმის ენერგია(სმ. ფერმის ზედაპირი) და ტემპერატურის დეგენერაცია.თუ

სისტემაში ნაწილაკების საერთო რაოდენობა არ არის ფიქსირებული, მაგრამ უნდა განისაზღვროს თერმოდინამიკური მდგომარეობიდან. წონასწორობა, როგორიცაა ამისთვის ფონონებიმყარ მდგომარეობაში ან ფოტონებიწონასწორული თერმული გამოსხივების შემთხვევაში, მაშინ წონასწორობა ხასიათდება X-ის ნულის ტოლობით.

x.p ცნება საშუალებას გვაძლევს ჩამოვაყალიბოთ პირობები თერმოდინამიკური წონასწორობა.ერთ-ერთი პირობა ის არის, რომ ნებისმიერი კომპონენტის X. p. დეკომპ. ფაზები და ერთი ფაზის სხვადასხვა ადგილას. ეს განპირობებულია ნაწილაკების გადანაწილების შესაძლებლობით, რაც იწვევს X-ის გათანაბრებას. სივრცობრივად არაჰომოგენური გვერდის სისტემებისთვის. წონასწორობის ველი ნიშნავს იმას

სადაც მ მე 0 - X. გვ. ველის არარსებობის შემთხვევაში, U i (r) -ძლიერი. ნაწილაკების ენერგია მეე კომპონენტი წინა. ველი. გრავიტაციულ ველში მყოფი გაზისთვის ეს მდგომარეობა მივყავართ ბარომეტრამდე f-le გაზის სიმკვრივისთვის. დამუხტვის შემთხვევაში ნაწილაკები ელექტროში. ველი (მაგ. ნახევარგამტარებში) მნიშვნელობა m მედაურეკა ელექტროქიმიური პოტენციალი, ტოვებს სახელს X. p. მ მე 0 . X.p.-ის მნიშვნელობების თანასწორობა ერთი და იგივე კომპონენტის ნაწილაკებისთვის, რომლებიც სხვადასხვა ფაზაშია, განსაზღვრავს წონასწორობის პირობებს ფაზური გადასვლებისთვის. გიბსის ფაზის წესი) და ქიმ. რეაქციები (მასობრივი მოქმედების კანონი), იონიზაციის წონასწორობა,თვისებები გადაწყვეტილებები(ვან'ტ ჰოფის, ჰენრის, რაულტის კანონები) და ა.შ. თუ რომელიმე კომპონენტის ნაწილაკებისთვის სისტემის ერთი ნაწილიდან მეორეზე გადასვლა შეუძლებელია, მაშინ ამ კომპონენტისთვის X-ის მუდმივობის პირობები. ირღვევა და სისტემაში წარმოიქმნება ოსმოსური წნევა (იხ. ოსმოზი).

X.p. შემოიღო ჯ.ვ.გიბსმა (J.W. Gibbs) 1875 წელს ქიმიური ნივთიერების განხილვისას. წონასწორობა მრავალკომპონენტიან სისტემებში, აქედან გამომდინარეობს მისი სახელი. რიცხობრივად, X. p. გამოიხატება ენერგიის ერთეულებში მასის ერთეულზე (J / კგ), ან ნივთიერების რაოდენობის ერთეულზე (J / mol), ან 1 ნაწილაკზე.

განათებულიიხილეთ ხელოვნებაში. თერმოდინამიკა. A.E. Meyerovich.

ფიზიკური ენციკლოპედია. 5 ტომად. - მ.: საბჭოთა ენციკლოპედია. მთავარი რედაქტორი A.M. პროხოროვი. 1988 .

ნახეთ, რა არის "ქიმიური პოტენციალი" სხვა ლექსიკონებში:

კონცეფცია, რომელიც გამოიყენება მრავალკომპონენტიან სისტემებში თერმოდინამიკური წონასწორობის აღსაწერად. ჩვეულებრივ, სისტემის კომპონენტის ქიმიური პოტენციალი გამოითვლება, როგორც გიბსის ენერგიის ნაწილობრივი წარმოებული ამ კომპონენტის ნაწილაკების (ან მოლების) რაოდენობის მიხედვით ... ... დიდი ენციკლოპედიური ლექსიკონი

ქიმიური პოტენციალი- არის ნივთიერების ნაწილობრივი მოლარული გიბსის ენერგია. მოცემული ნივთიერების ქიმიური პოტენციალი ასახავს გიბსის ენერგიის ცვლილებას, როდესაც ამ ნივთიერების 1 მოლი ემატება შესასწავლ სისტემას. ზოგადი ქიმია: სახელმძღვანელო / A.V. Zholnin ... ქიმიური ტერმინები

ქიმიური პოტენციალი-გიბსი... ქიმიურ სინონიმთა ლექსიკონი ი

ქიმიური პოტენციალი- დამახასიათებელი ფუნქციის ნაწილობრივი წარმოებული კომპონენტის მასის მიმართ მუდმივ შესაბამის დამოუკიდებელ პარამეტრებზე და დარჩენილი კომპონენტების მასებზე. [რეკომენდებული ტერმინების კრებული. საკითხი 103. თერმოდინამიკა. სსრკ მეცნიერებათა აკადემია. კომიტეტი…… ტექნიკური მთარგმნელის სახელმძღვანელო

ქიმიური პოტენციალი- თერმოდინამიკური ფუნქცია, რომელიც გამოიყენება კომპონენტების ცვლადი რაოდენობის მქონე სისტემების მდგომარეობის აღწერისას. i კომპონენტების სისტემაში ქიმიური პოტენციალი განისაზღვრება, როგორც მისი შინაგანი ენერგიის ზრდა უსასრულოდ დამატებისას. მეტალურგიის ენციკლოპედიური ლექსიკონი

კონცეფცია, რომელიც გამოიყენება თერმოდინამიკური წონასწორობის აღსაწერად მრავალკომპონენტიან და (ან) მრავალფაზიან სისტემებში. ჩვეულებრივ, სისტემის კომპონენტის ქიმიური პოტენციალი გამოითვლება, როგორც გიბსის ენერგიის ნაწილობრივი წარმოებული ამ ნაწილაკების (ან მოლების) რაოდენობის მიხედვით ... ... ენციკლოპედიური ლექსიკონი

ამ ტერმინს სხვა მნიშვნელობა აქვს, იხილეთ პოტენციალი. თერმოდინამიკური სიდიდეები ... ვიკიპედია

ქიმიური პოტენციალი- cheminis potencialas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Bendrąja prasme - intensyvusis dydis. Tai termodinaminė jėga μ, apibudinanti sistemos pusiausviruosius ir nepusiausviruosius medžiagos mainus: medžiaga visada… … Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas

ქიმიური პოტენციალი- cheminis potencialas statusas T sritis chemija apibrėžtis Intensyvusis dydis, apibūdinantis fizikocheminius termodinaminės sistemos virsmus ir pusiausvyrą. ატიტიკმენის: ინგლ. ქიმიური პოტენციალი ქიმიური პოტენციალი... Chemijos terminų aiskinamasis žodynas

ქიმიური პოტენციალი- cheminis potencialas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. ქიმიური პოტენციალი vok. ქიმიის პოტენციალი, n rus. ქიმიური პოტენციალი, m pranc. პოტენციური ჩიმიკი, მ … ფიზიკის ტერმინალი

სისტემაში ნაწილაკების რაოდენობის შეცვლისას და აუცილებელია ღია სისტემების თვისებების აღწერა (ნაწილაკების ცვლადი რაოდენობით).

X. გვ მე მემრავალკომპონენტიანი სისტემის მე-1 კომპონენტი უდრის რომელიმე თერმოდინამიკის ნაწილობრივ წარმოებულს. პოტენციალი პოსტზე ამ კომპონენტის რაოდენობის (ნაწილაკების რაოდენობის) მიხედვით. დარჩენილი თერმოდინამიკის მნიშვნელობები. ცვლადები, რომლებიც განსაზღვრავენ ამ თერმოდინამიკას. პოტენციალი, მაგ. მ i = (dF/dN i) T,V,N (F- უფასო ენერგია, თ-ტემპ-რა, ვ- მოცულობა, ჯმე). ამრიგად, სისტემებში მონაცვლეობით მაგალითად, დიფერენციალური გამოხატულებაში ნაწილაკების რაოდენობა. dF, დაამატეთ მნიშვნელობა:

სადაც რ- წნევა, ს- ენტროპია. ნაიბი. მხოლოდ X. p. ასოცირდება თერმოდინამიკასთან. პოტენციალი გ(სმ. გიბსის ენერგია):. ერთკომპონენტიანი სისტემისთვის X. n.m = გ/ნ,

ანუ არის გიბის ენერგია ნაწილაკზე. დანამატის გამო გზეწოლისა და ტემპერატურის გარდა, X. p. დამოკიდებულია მხოლოდ otd-ის კონცენტრაციაზე. კომპონენტები, მაგრამ არა თითოეულ კომპონენტში ნაწილაკების რაოდენობაზე. უმარტივეს შემთხვევაში იდეალური აირებიმ მედამოკიდებულია მხოლოდ კონცენტრაციაზე მე-ე კომპონენტი:

სად არის ნაწილაკების საერთო რაოდენობა, m ~ მე-X. n სუფთა მეე

კომპონენტი. ხშირად მნიშვნელობები მ მემოსახერხებელი გამოსაყენებლად, როგორც დამოუკიდებელი თერმოდინამიკი. ცვლადები ნაცვლად N i. ცვლადებში ᲡᲐᲢᲔᲚᲔᲕᲘᲖᲘᲝ, მ მესისტემის მდგომარეობა ახასიათებს თერმოდინამიკას. პოტენციალი

X.p არის თერმოდინამიკური. პარამეტრი შიგნით გიბსის გრანდიოზული კანონიკური განაწილება AC სისტემებისთვის ნაწილაკების რაოდენობა. როგორც ნორმალიზაციის მუდმივი, xp შედის ბოლცმანის, ბოზე-აინშტაინის და ფერმი-დირაკის განაწილებაში იდეალური აირების ნაწილაკებისთვის (იხ. სტატისტიკური ფიზიკასისტემებში, რომლებზეც გამოიყენება ბოლცმანის ან ბოზე-აინშტაინის სტატისტიკა, X. p. ყოველთვის უარყოფითია. ამისთვის ფერმი გაზი X. p. ნულოვან ტემპერატურაზე დადებითია და განსაზღვრავს საზღვარს ფერმის ენერგია(სმ. ფერმის ზედაპირი) და დეგენერაციის ტემპერატურა. თუ

სისტემაში ნაწილაკების საერთო რაოდენობა არ არის ფიქსირებული, მაგრამ უნდა განისაზღვროს თერმოდინამიკური მდგომარეობიდან. წონასწორობა, როგორიცაა ამისთვის ფონონებიმყარ მდგომარეობაში ან ფოტონებიწონასწორობის შემთხვევაში, მაშინ წონასწორობა ხასიათდება X-ის ნულის ტოლობით.

x.p ცნება საშუალებას გვაძლევს ჩამოვაყალიბოთ პირობები თერმოდინამიკური წონასწორობა. ერთ-ერთი პირობა ის არის, რომ ნებისმიერი კომპონენტის X. p. დეკომპ. ფაზები და ერთი ფაზის სხვადასხვა ადგილას. ეს განპირობებულია ნაწილაკების გადანაწილების შესაძლებლობით, რაც იწვევს X-ის გათანაბრებას. სივრცობრივად არაჰომოგენური გვერდის სისტემებისთვის. წონასწორობის ველი ნიშნავს იმას

სადაც მ მე 0 - X. გვ. ველის არარსებობის შემთხვევაში, U i (r)- პოტენციალი ნაწილაკების ენერგია მეე კომპონენტი წინა. ველი. გრავიტაციულ ველში მყოფი გაზისთვის ეს მდგომარეობა მივყავართ ბარომეტრამდე გაზის ფილტრი. დამუხტვის შემთხვევაში ნაწილაკები ელექტროში. ველი (მაგ. ნახევარგამტარებში) მნიშვნელობა m მედაურეკა ელექტროქიმიური პოტენციალი, ტოვებს სახელს X. p. მ მე 0 . X.p.-ის მნიშვნელობების თანასწორობა ერთი და იგივე კომპონენტის ნაწილაკებისთვის, რომლებიც სხვადასხვა ფაზაშია, განსაზღვრავს წონასწორობის პირობებს ფაზური გადასვლებისთვის.