热力学第二定律29G函数F函数ppt课件

1、Willarg Gibbs1839-1903G=H-TS制作：陈纪岳制作：陈纪岳第九节第九节 吉布斯能和亥姆霍兹能吉布斯能和亥姆霍兹能药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室一一. 热力学第一、第二定律结合表达式热力学第一、第二定律结合表达式第一定律第一定律 dU=Q+W 第二定律第二定律 TQS d即即TdS Q 结合结合 TdSdU -W 自发自发= 平衡平衡 药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室二二. 亥姆霍兹亥姆霍兹Helmholtz能能F 结合结合 TdSdU -W 假设过程是恒温恒容假设过程是恒温恒容W = 0，即，即T系系= T环环 = 常数，常数，W体积体积 = 0 d (

2、TS)dU 0d (UTS) 0 1. 定义定义 F = U TS为亥姆霍兹能为亥姆霍兹能 F为形状函数，有能量量纲，容量性质，其绝对值未知为形状函数，有能量量纲，容量性质，其绝对值未知 2 F判据：判据： 恒温恒容，恒温恒容，W = 0时时 F 0 自发自发 平衡平衡 自发过程向着自发过程向着F减少的方向进展，直到不再减少，减少的方向进展，直到不再减少， F= 0 药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室二二. 亥姆霍兹亥姆霍兹Helmholtz能能F 3. 3. F F的物理意义的物理意义 F没有物理意义，没有物理意义， F在特定条件下有物理意义在特定条件下有物理意义 结合表达式结合表达式

3、 TdSdU -W 恒温可逆时恒温可逆时d ( U TS ) =-Wr F = Wr F = Wr F 物理意义：物理意义： 恒温可逆条件下，系统亥姆霍兹能的减少等于其对恒温可逆条件下，系统亥姆霍兹能的减少等于其对外做的最大功外做的最大功 。恒温恒容可逆条件下，系统亥姆霍兹能的减少等于其对恒温恒容可逆条件下，系统亥姆霍兹能的减少等于其对外做的最大非体积功外做的最大非体积功 。恒温恒容可逆时恒温恒容可逆时 W体积体积= 0药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室二二. 亥姆霍兹亥姆霍兹Helmholtz能能F 4恒温、恒温、W =0条件下条件下 F的计算的计算F是形状函数，只需一直态确定，是形状

4、函数，只需一直态确定， F为定值为定值计算时，可按可逆过程处置：计算时，可按可逆过程处置：可逆过程体积功计算：可逆过程体积功计算： F =Wr, 体积体积由U 和S计算： F = U -T S药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室三吉布斯三吉布斯Gibbs能能G假设过程是恒温恒压假设过程是恒温恒压W = 0，即，即 T系系= T环环 = 常数，常数，p系系 = p环环 = 常数常数 结合表达式结合表达式 TdSdU -W 恒温恒温W = 0 d (TS)dU pdV 恒压恒压 d (TSU ) d (pV) d (U+pVTS) 0 1. 定义定义 G = H TS为吉布斯能为吉布斯能G为形

5、状函数，有能量量纲，容量性质，其绝对值未知。为形状函数，有能量量纲，容量性质，其绝对值未知。 2 G判据：恒温恒压，判据：恒温恒压，W = 0时时 G 0 自发过程向着自发过程向着G减少的方向进展，直到不再减少，减少的方向进展，直到不再减少， G = 0 自发自发= 平衡平衡 药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室三吉布斯三吉布斯Gibbs自在能自在能G3 G 的物理意义的物理意义 G没有物理意义，没有物理意义， G在特定条件下有物理意义在特定条件下有物理意义 TdSdU -W 恒温可逆：恒温可逆：d (TSU) =pdV-Wr 恒压：恒压：d (U + pV TS ) = Wr G = Wr G 物理意义：物理意义： 恒温恒压可逆条件下，系统吉布斯能的减少等于其对恒温恒压可逆条件下，系统吉布斯能的减少等于其对外做的最大非体积功。外做的最大非体积功。 药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室四四. . 过程方向和平衡判据小结过程方向和平衡判据小结1熵熵 S隔隔 0条件：隔离系统条件：隔离系统最本最本质质2Gibbs能能 G 0条件：条件：T，p不变，不变，W =