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吉布斯能(G)是热力学能的组成部分,参见如下式(1)[1]:
U=TS+(-pV)+G (1)
吉布斯能(G)由于结构模糊,常被称为次级能量.
吉布斯能(G)对应的热力学基本方程参见如下式(2):
dG=-SdT+Vdp+δW' (2)
本文拟探讨温度(T)及压强(p)对吉布斯能(G)的影响.
1. "δW'=0"的热力学过程
"δW'=0"的热力学过程通常特指pVT变化. 此时式(2)可化简为:
dG=-SdT+Vdp (3)
依据微积分原理可得:
(4)
(5)
通常情况下,体系的S及V均大于0;由式(4)可得:恒压条件下,温度升高,吉布斯能下降;由式(5)可知:恒温条件下,压强增大,吉布斯能增大.
2. "δW'≠0"的热力学过程
"δW'≠0"的热力学过程通常是指未建立平衡的化学反应(或相变).
需明确热力学探讨的化学反应(或相变)一般发生在恒温恒压及环境不提供有效功的前提下. 将恒温恒压及环境不提供有效功的前提条件代入式(2)可得:
dG=δWs' (6)
式(6)显示:恒温恒压及环境不提供有效功前提下,化学反应(或相变)的ΔG即为化学反应(或相变)自身产生的有效功.
3. 结论
⑴对于pVT变化,恒压条件下,温度升高,吉布斯能(G)下降;恒温条件下,压强增大,吉布斯能(G)增大.
⑵对于恒温恒压及环境不提供有效功条件下未建立平衡的化学反应(或相变),ΔG即为化学反应(或相变)自身提供的有效功.
⑶吉布斯能(G)结构模糊,其绝对值不可知.
参考文献
[1]余高奇. 热力学第一定律研究 .http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666.科学网博客, 2021,8.
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