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

2021-03-22 04:32:23 字數 5515 閱讀 6463

1樓:大笨土豬

吉布斯自由能是一個人造的物理量,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?

2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

3樓:冰夢一無痕

吉布斯自由能是gibbs發表的一篇300多頁的**中定義的一個物理量。

在他的闡述中,吉布斯自由能g可以作為化學平衡的一個重要判據。

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。

吉布斯自由能,焓,熵的變化有什麼具體意義?

4樓:匿名使用者

氣體分子在固體表面吸附過程中:

熵減(熵變為負):混亂度降低

焓減(焓變為負):放熱

自由能降低(自由能變為負):自發進行

5樓:過往雲煙

主要是在 氣固液 轉換的時候 吉布斯自由能變化較大。

再就是在液體表面和氣體發生物質交換的時候 吉布斯只有能改變

吉布斯自由能有什麼用

6樓:小燕子

δg=δh-tδs (kj/mol) 吉布斯自由能 g叫做吉布斯自由能。因為h、t、s均為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。 吉布斯自由能改變數。

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。 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。狀態函式,所以g為狀態函式。

吉布斯自由能隨溫度和壓強變化很大。為了求出非標準狀況下的吉布斯自由能,可以使用範特霍夫等溫公式: δg = δg0 + rt \ln j 其中,δg0是同一溫度、標準壓強下的吉布斯自由能,r是氣體常數,j是反應熵。

溫度的變化在δg0的使用上表現出來,不同的溫度使用不同的δg0。非標準狀況的δg0需要通過定義式(即吉布斯等溫公式)計算。壓強或濃度的變化在j的表達上表現出來。

>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。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 標準自由能推理過程

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:在等溫等壓反應中,如果吉布斯自由能為負,則正反應為自發,反之則逆反應自發。如果為0,則反應處於平衡狀態。

此時,根據範特霍夫等溫公式,δg = δg0 + rt \ln j,j變成平衡常數,於是有: δg0 = -rt ln k 要注意,使用範特霍夫等溫公式時,δg和δg0的溫度一定要相等。 這樣,我們可以推出以下結論:

δg0>0時,k<1; δg0=0時,k=1; δg0<0時,k>1。

7樓:匿名使用者

吉布斯自由能改變數。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

吉布斯自由能隨溫度和壓強變化很大。為了求出非標準狀況下的吉布斯自由能,可以使用範特霍夫等溫公式:

δg = δg0 + rt \ln j

其中,δg0是同一溫度、標準壓強下的吉布斯自由能,r是氣體常數,j是反應熵。

δg >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。

8樓:匿名使用者

在理論上判斷一個反應能否發生。

寫出吉布斯自由能判據的表示式,並說出其表示的意義。

9樓:匿名使用者

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)是熱力學中一個重要的參量,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,也就是說每個粒子的平均吉布斯自由能等於化學勢。

提出2023年美國著名數學物理學家,數學化學家吉布斯在康涅狄格科學院學報上發表了奠定化學熱力學基礎的經典之作《論非均相物體的平衡》的第一部分。2023年他完成了第二部分。這一長達三百餘頁的**被認為是化學史上最重要的**之一,其中提出了吉布斯自由能,化學勢等概念,闡明瞭化學平衡、相平衡、表面吸附等現象的本質。

定義δg=δh-tδs (kj/mol)吉布斯自由能相關書籍封面(1)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。

特點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。

吉布斯自由能改變數。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。

等溫公式

吉布斯自由能隨溫度和壓強變化很大。為了求出非標準狀況下的吉布斯自由能,可以使用範特霍夫等溫公式:

δg = δg0 + rt·ln j

其中,δg0是同一溫度、標準壓強下的吉布斯自由能,r是氣體常數,j是反應熵。

溫度的變化在δg0的使用上表現出來,不同的溫度使用不同的δg0。非標準狀況的δg0需要通過定義式(即吉布斯等溫公式)計算。壓強或濃度的變化在j的表達上表現出來。

物理意義

δxhm<0而δr**<0或δxhm>0而δr**<0>0的情況,反應究竟向哪邊進行,則要綜合考慮△h和△s的影響來進一步討論。

定義吉布斯自由能g=h-ts。因為h、t、s均為狀態函式所以g為狀態函式。

吉布斯自由能改變數-δg=-(g2-g1)>=w非。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-δg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。反應進行的方向和方式可以由δg進行判斷:

-δg>w非 反應以不可逆方式自發進行

-δg=w非 反應以可逆方式進行

-δg若反應在等溫等壓下進行,不做非體積功,即w非=0則

δg<0 自發進行

δg=0 不能進行

δg>0 逆反應自發進行

可見等溫等壓**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。

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,用來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:

平衡常數

在等溫等壓反應中,如果吉布斯自由能為負,則正反應為自發,反之則逆反應自發。如果為0,則反應處於平衡狀態。此時,根據範特霍夫等溫公式,δg = δg0 + rt·ln j,j變成平衡常數,於是有:

δg0 = -rt ln k

要注意,使用範特霍夫等溫公式時,δg和δg0的溫度一定要相等。

這樣,我們可以推出以下結論:

δg0>0時,k<1;

δg0=0時,k=1;

δg0<0時,k>1。

原理等溫、等壓的封閉體系內,不作非體積功的前提下,任何自發反應總是朝著吉布斯自由能(g)減小的方向進行。δg=0時,反應達平衡,體系的g降到最小值。

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。

自由能指的是在某一個熱力學過程中,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)是熱力學中一個重要的參量,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。

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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

吉布斯自由能是gibbs發表的一篇300多頁的 中定義的一個物理量。在他的闡述中,吉布斯自由能g可以作為化學平衡的一個重要判據。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...

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