吉布斯自由能判據(jù)方程
根據(jù)平衡系統(tǒng)的吉布斯 (Gibbs) 自由能 (即前文提到的自由能) 判據(jù), 系統(tǒng)自由能G在平衡時(shí)應(yīng)達(dá)到最小, 即
δG=0 (7-25)
因此, 首先需要表示出系統(tǒng)的自由能, 再利用該判據(jù)建立所需的方程。
燃燒產(chǎn)物系統(tǒng)總的自由能等于產(chǎn)物中各組分的自由能之和, 即式中,Gm,i和Gm,j分別為1mol理想氣體組分i和1mol凝相組分j的自由能,稱為摩爾吉布斯自由能, 并有
式中,pi為氣相組分i的分壓強(qiáng);G0m,i和G0m,j分別為標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)下1mol組分i和j的自由能,稱為標(biāo)準(zhǔn)摩爾吉布斯自由能, 它只是溫度T的函數(shù), 并由自由能定義可得
式中,H0m,T和S0m,T分別為溫度T下的標(biāo)準(zhǔn)摩爾焓和標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵,可通過熱力數(shù)據(jù)手冊(cè)或熱力數(shù)據(jù)表 (如JANAF表) 獲得, 見式 (7-16) 或式 (7-17)。
根據(jù)道爾頓分壓定律,組分i的分壓強(qiáng)pi與混合物壓強(qiáng)p的關(guān)系,有
式中,ng為氣相組分的總物質(zhì)的量,有
將式 (7-27)、 式 (7-29) 和式 (7-30) 代入式 (7-26), 得
這就是計(jì)算化學(xué)平衡系統(tǒng)總的吉布斯自由能的公式, 在一定壓強(qiáng)下, 它既與組分物質(zhì)的量ng、ns有關(guān),也與溫度T有關(guān)。
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