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反应体系中的㶲与吉布斯自由能探究

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:对物理体系而言,热力学的“”概念表示一定参数的工质对环境温度T0的最大做功能力,可定义为对化学反应体系而言,相对体系温度T的最大做功能力为体系吉布斯自由能G的变化。吉布斯自由能指的是在某一个热力学过程中系统减少的内能中可以转化为对外做功的部分。由热力学第一定律可知,体系焓的变化可分为对外最大功和供热TΔS两部分。故化学反应的最大做功能力和热的最大做功能力之和构成了物质的最大做功能力。

反应体系中的㶲与吉布斯自由能探究

物理体系而言,热力学的“㶲”概念表示一定参数的工质对环境温度T0的最大做功能力,可定义为

化学反应体系而言,相对体系温度T的最大做功能力为体系吉布斯自由能G的变化。吉布斯自由能指的是在某一个热力学过程中系统减少的内能中可以转化为对外做功的部分。

将两式联立并引入卡诺循环效率(ηc=1-T0/T),得

式(5-3)表达了物质做功能力ΔE与化学反应做功能力ΔG和物理能的做功能力ηc的关系。由热力学第一定律可知,体系焓的变化可分为对外最大功和供热TΔS两部分。而由热力学第二定律可知,热能TΔS的最大做功能力符合卡诺定理,即TΔSηc。故化学反应的最大做功能力和热的最大做功能力之和构成了物质的最大做功能力(即物质的化学能)。其意义在于它突破了传统热力循环中用热㶲公式所表示的物理能最大做功能力,揭示了化学反应最大做功能力和热力循环的最大做功能力之间的联系,建立了物质化学能级利用的理论基础。(www.xing528.com)

于是燃烧反应的公式改变形式为

式中,ΔG(1-ηc)代表燃料燃烧的㶲损失,ΔHηc代表热的最大做功能力。

为了描述化学能品位,定义体系㶲变与焓变之比为A,即无量纲量A=ΔE/ΔH;定义化学反应能的品位B为反应体系的最大做功能力与焓变之比,即B=ΔG(1-ηc)/ΔH。化学能在反应过程和热功过程中的最大做功能力用Ach表示,Ach=B+ηc

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