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

2021-03-22 04:32:24 字數 5749 閱讀 4718

1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] 自由能指的是在某乙個熱力學過程中,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,是熱力學中乙個重要的參量,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。

熱力學中的吉布斯自由能,為什麼要那樣定義?請從機理上解釋?

2樓:第壹刀

吉布斯自由能是gibbs發表的一篇300多頁的**中定義的乙個物理量。

在他的闡述中,吉布斯自由能g可以作為化學平衡的乙個重要判據。

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。

為什麼要引入吉布斯自由能的概念?

3樓:夢の天神下凡

吉布斯自由能主要是反映內能,溫度,熵,焓等等常數的函式關係還有個微分式,能從微觀下反映出粒子運動的一些關係吉布斯自由能本來沒啥用(在我看來),公式巨麻煩,一般都是用吉布斯自由能變化,就是△g

而△g主要是用來可作為恆溫、恆壓過程自發與平衡的判據。

比如說,在一般條件下,就是沒有特殊的限制條件啦-δg>非體積功 反應以不可逆方式自發進行-δg=非體積功 反應以可逆方式進行

-δg《非體積功 不能進行

再如果,在特定條件,等溫等壓條件下,就是不一般條件啦δg<0 反應以不可逆方式自發進行

δg=0 反應以可逆方式進行

δg>0 不能進行

因為等溫等壓條件下,非體積功為0。。。

ps。如果你上高中的話,這玩意屁用沒有。。。乙個克拉柏龍方程解決一切。你們老師詳細講這個我也想不通,對高中生來講太深。。。

ps2。如果你上大學,基本就是物化講這個。。。你不是專業的,學一學能過不掛科就好。。。

希望對你有幫助

4樓:我的化學變化

就是描述乙個反應能做多少有用功,直接決定該反映能不能發生,不然熵變和焓變都不是絕對能判定的的

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

5樓:大笨土豬

吉布斯自由能是乙個人造的物理量,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?

6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

7樓:冰夢一無痕

吉布斯自由能是gibbs發表的一篇300多頁的**中定義的乙個物理量。

在他的闡述中,吉布斯自由能g可以作為化學平衡的乙個重要判據。

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。

談談吉布斯自由能以及熵增是什麼東西

8樓:匿名使用者

吉布斯自由能又叫吉布斯函式,是熱力學中乙個重要的參量,常用 g 表示,它的定義是:其中 u 是系統的內能,t 是溫度,s 是熵,p 是壓強,v 是體積,h 是焓。 吉布斯自由能的微分形式是:

其中是化學勢。乙個重要的推論是。也就是說每個粒子的平均吉布斯自由能等於化學勢。

吉布斯自由能的物理含義是在等溫等壓過程中,除體積變化所做的功以外,從系統所能獲得的最大功。換句話說,在等溫等壓過程中,除體積變化所做的功以外,系統對外界所做的功只能等於或者小於吉布斯自由能的減小。數學表示是:

如果沒有體積變化所做的功,即 w=0,上式化為:也就是說,在等溫等壓過程前後,吉布斯自由能不可能增加。如果發生的是不可逆過程,反應總是朝著吉布斯自由能減少的方向進行。

特別地,吉布斯自由能是乙個廣延量,單位摩爾物質的吉布斯自由能就是化學勢μ,也就是說。具體推導如下:假設,代入熱力學第一定律的微分形式:

現在假想保證原來物體屬性的情況下,切掉體系的一小部分dn。這時,dt,dp,dg這些強度量的變化為零。所以必然有。

熵增

定律內容:熱量從高溫物體流向低溫物體是不可逆的。

克勞修斯引入了熵的概念來描述這種不可逆過程。

在熱力學中,熵是系統的狀態函式,它的物理表示式為:

s =∫dq/t或ds = dq/t

其中,s表示熵,q表示熱量,t表示溫度。

該表示式的物理含義是:乙個系統的熵等於該系統在一定過程中所吸收(或耗散)的熱量除以它的絕對溫度。可以證明,只要有熱量從系統內的高溫物體流向低溫物體,系統的熵就會增加:

s =∫dq1/t1+∫dq2/t2

假設dq1是高溫物體的熱增量,t1是其絕對溫度;

dq2是低溫物體的熱增量,t2是其絕對溫度,

則:dq1 = -dq2,t1>t2

於是上式推演為:s = |∫dq2/t2|-|∫dq1/t1| > 0

這種熵增是乙個自發的不可逆過程,而總熵變總是大於零。

孤立系統總是趨向於熵增,最終達到熵的最大狀態,也就是系統的最混亂無序狀態。但是,對開放系統而言,由於它可以將內部能量交換產生的熵增通過向環境釋放熱量的方式轉移,所以開放系統有可能趨向熵減而達到有序狀態。

熵增的熱力學理論與機率學理論結合,產生形而上的哲學指導意義:事物的混亂程度越高,則其機率越大。

現代科學還用資訊這個概念來表示系統的有序程度。資訊本來是通訊理論中的乙個基本概念,指的是在通訊過程中訊號不確定性的消除。後來這個概念推廣到一般系統,並將資訊量看作乙個系統有序性或組織程度的量度,如果乙個系統有確定的結構,就意味著它已經包含著一定的資訊。

這種資訊叫做結構資訊,可用來表示系統的有序性;結構資訊量越大,系統越有序。因此,資訊意味著負熵或熵的減少。

你個傢伙夠nb的,問這種問題

9樓:匿名使用者

你**,問這種問題,樓主nc啊

吉布斯自由能是什麼

10樓:睿智小寧

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。

自由能指的是在某乙個熱力學過程中,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,(英gibbs free energy,gibbs energy or gibbs function; also known as free enthalpy)是熱力學中乙個重要的參量,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。

擴充套件資料

吉布斯自由能的生物學意義:

在等溫等壓過程中,系統吉布斯自由能的減少等於除去體積膨脹功以外,系統對外界所作的功。根據功能原理容易理解,系統的吉布斯自由能是指系統總能量中能作除膨脹功以外的其他有用功的那部分能量。

由於生命體系中發生的絕大多數過程(化學反應過程、生理過程等等)都是在等溫等壓下進行的,因此,對生命體系而言,吉布斯自由能就是生命體系在等溫等壓條件下維持正常運轉所需要的最小能量。

由於生命體系內發生的過程大都是等溫等壓過程,因此,吉布斯自由能的這一功能對於生命過程也具有實際意義。在生命體系中,為了保證某一過程能夠自發進行,常常進化出一些偶聯反應,通過反應之間的偶聯滿足δg< 0的條件,從而使一些單獨無法自發進行的過程變得可以自發進行。

11樓:匿名使用者

吉布斯自由能又叫吉布斯函式,是熱力學中乙個重要的參量,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,s 是熵,p 是壓強,v 是體積,h 是焓。

吉布斯自由能的微分形式是:

dg = − sdt + vdp + μdn

其中μ是化學勢。

吉布斯自由能的物理含義是在等溫等壓過程中,除體積變化所做的功以外,從系統所能獲得的最大功。換句話說,在等溫等壓過程中,除體積變化所做的功以外,系統對外界所做的功只能等於或者小於吉布斯自由能的減小。數學表示是:

如果沒有體積變化所做的功,即 w=0,上式化為:

也就是說,在等溫等壓過程前後,吉布斯自由能不可能增加。如果發生的是不可逆過程,反應總是朝著吉布斯自由能減少的方向進行。

特別地,吉布斯自由能是乙個廣延量,單位摩爾物質的吉布斯自由能就是化學勢μ。

以上引用

12樓:匿名使用者

吉布斯自由能   δg=δh-tδs (kj/mol)g叫做吉布斯自由能。

因為h、t、s均為狀態函式,所以g為狀態函式。

δg叫做吉布斯自由能變

吉布斯自由能的變化可作為恆溫、恆壓過程自發與平衡的判據。

吉布斯自由能改變量。表明狀態函式g是體系所具有的在等溫等壓下做非體積功的能力。反應過程中g的減少量是體系做非體積功的最大限度。

這個最大限度在可逆途徑得到實現。反應進行方向和方式判據。

>w非 反應以不可逆方式自發進行

=w非 反應以可逆方式進行

0 不能進行

等溫等壓**系的吉布斯自由能減小的方向是不做非體積功的化學反應進行的方向。

任何等溫等壓下不做非體積功的自發過程的吉布斯自由能都將減少。 [編輯本段]標準吉布斯自由能  在溫度t時,當反應物和生成物都處於標準態,發生反應進度為1 mol的化學反應gibbs自由能的變化值,稱為標準摩爾反應吉布斯自由能變化值,用表示

標準吉布斯自由能與一般反應的吉布斯自由能的關係:

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