化学势定义

发布网友发布时间：2024-08-18 13:33

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热心网友时间：2024-08-27 12:00

化学势，本质上是吉布斯自由能对系统中某一成分的偏微分，它在物理化学中也有偏摩尔势能的称谓。作为系统的强度性质，它在表达式中常以偏微商的形式体现。

当物质A与物质B混合时，混合物的自由能G可以通过以下公式表示：

G = XAGA + XBGB + ΔGmix

其中，XA和XB代表A和B的含量，GA和GB是各自物质的吉布斯自由能，而ΔGmix则包含焓变ΔHmix和熵变TΔSmix的差值。

在理想固溶体中，由于体积和内能保持不变，焓变ΔHmix为零。根据统计热力学，混合熵ΔSmix的计算公式为：

ΔSmix = -R(XAlnXA + XBlnXB)

这样，混合后系统的吉布斯自由能G可以用化学势uA和uB来表示为：

G = uA XA + uB XB

从微分学的角度来看，化学势实际上就是吉布斯自由能相对于成分A的微分，即当系统中其他条件（如温度T和B的量nB）保持恒定时，uA等于ΔG除以成分A的微分nA：

uA = (ΔG/ΔnA) T, nB = 常数

因此，化学势不仅描述了系统中成分的相对能量状态，而且是其在特定条件下的重要物理量，也即偏摩尔势能的直观体现。