吉布斯自由能的物理意义,热力学的吉布斯自由能有什么意义?用它能反映什么?求详细解答

2021-01-12 08:31:15 字数 5490 阅读 5181

1楼:那孩子

δxhm<0而δr**<0或δxhm>0而δr**<0>0的情况,反应究竟向哪边进行,则要综合考虑△h和△s的影响来进一步讨论。

定义吉布斯自由能g=h-ts。因为h、t、s均为状态函数所以g为状态函数。

吉布斯自由能改变量-δg=-(g2-g1)>=w非。表明状态函数g是体系所具有的在等温等压下做非体积功的能力。反应过程中g的减少量-δg是体系做非体积功的最大限度。

这个最大限度在可逆途径得到实现。反应进行的方向和方式可以由δg进行判断:

-δg>w非 反应以不可逆方式自发进行

-δg=w非 反应以可逆方式进行

-δg0 逆反应自发进行

可见等温等压**系的吉布斯自由能减小的方向是不做非体积功的化学反应进行的方向。

任何等温等压下不做非体积功的自发过程的吉布斯自由能都将减少。

热力学中为什么要引入吉布斯自由能的概念,它的物理含义是什么

2楼:冰梦一无痕

吉布斯自由能是gibbs发表的一篇300多页的**中定义的一个物理量。

在他的阐述中,吉布斯自由能g可以作为化学平衡的一个重要判据。

g的微分形式则表现为分子的化学势。

(能够进行粒子和能量交换两个宏观系统,分子总是从化学势高的相进入化学势低的相,从而降低系统的总自由能,并使系统达到平衡态,达到平衡时将满足温度相等ta=tb和化学势相等μa=μb。在判断化学反应方向的时候,我们常用吉布斯自由能来判断,相比之下化学势判断更为基本。)

吉布斯自由能还可以进行扩展,热力学中g=u-ts+pv,如果考虑电场和磁场的作用,还会更为复杂。

不仅仅是热力学,晶体学中,也可以利用自由能判据,来判断晶体的相平衡与相变等。

热力学中为什么要引入吉布斯自由能的概念,它的物理含义是什么

3楼:123剑

吉布斯自由能在化学热力学中为判断过程进行的方向而引入的热力学函数。又称自由焓、吉布斯自由能或自由能。[1] 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。

自由能(free energy)在物理化学中,按照亥姆霍兹的定容自由能f与吉布斯的定压自由能g的定义。吉布斯自由能是自由能的一种。

吉布斯自由能又叫吉布斯函数,是热力学中一个重要的参量,常用g表示,它的定义是:

g = u ts + pv = h ts,其中u是系统的内能,t是温度(绝对温度,k),s是熵,p是压强,v是体积,h是焓。

热力学的吉布斯自由能有什么意义?用它能反映什么?求详细解答

4楼:大笨土猪

吉布斯自由能是一个人造的物理量,定义为g=h-ts。常见的化学过程多为定温定压(系统的温度和压力不变,并且和环境相等)条件下进行,或者可以近似为定温定压。此时,若某一微小变化过程中系统的熵变为ds,系统的焓变为dh,则根据熵的定义式ds=dq可逆/t可得,环境(视为无限大,故环境从系统获得的热交换视为可逆)的熵变为ds环境=-dq/t(系统吸热(q为正值)则环境失去热量,反之(q为负值)则环境获得热量,故加负号)=-dh/t(定压条件下,dh=dq)。

根据熵增加原理,过程自发的充要条件为ds总=ds+ds环境=ds-dh/t≥0,即dh-tds(就是dg)≤0,这样,dg的符号就可以反映很多化学过程过程的自发性。这也是创造g这个物理量的主要目的。

以上均不考虑非体积功。

写出吉布斯自由能判据的表示式,并说出其表示的意义。

5楼:匿名用户

吉布斯自由能又叫吉布斯函数,(英gibbs free energy,gibbs energy or gibbs function; also known as free enthalpy)是热力学中一个重要的参量,常用g表示,它的定义是:

g = u ts + pv = h ts,

其中u是系统的内能,t是温度,s是熵,p是压强,v是体积,h是焓。

吉布斯自由能的微分形式是:

dg = sdt + vdp + μdn,

其中μ是化学势,也就是说每个粒子的平均吉布斯自由能等于化学势。

提出1876年美国著名数学物理学家,数学化学家吉布斯在康涅狄格科学院学报上发表了奠定化学热力学基础的经典之作《论非均相物体的平衡》的第一部分。1878年他完成了第二部分。这一长达三百余页的**被认为是化学史上最重要的**之一,其中提出了吉布斯自由能,化学势等概念,阐明了化学平衡、相平衡、表面吸附等现象的本质。

定义δg=δh-tδs (kj/mol)吉布斯自由能相关书籍封面(1)g叫做吉布斯自由能。因为h、t、s均为状态函数,所以g为状态函数。

特点δg叫做吉布斯自由能变

吉布斯自由能的变化可作为恒温、恒压过程自发与平衡的判据。

吉布斯自由能改变量。表明状态函数g是体系所具有的在等温等压下做非体积功的能力。反应过程中g的减少量是体系做非体积功的最大限度。

这个最大限度在可逆途径得到实现。反应进行方向和方式判据。

等温公式

吉布斯自由能随温度和压强变化很大。为了求出非标准状况下的吉布斯自由能,可以使用范特霍夫等温公式:

δg = δg0 + rt·ln j

其中,δg0是同一温度、标准压强下的吉布斯自由能,r是气体常数,j是反应熵。

温度的变化在δg0的使用上表现出来,不同的温度使用不同的δg0。非标准状况的δg0需要通过定义式(即吉布斯等温公式)计算。压强或浓度的变化在j的表达上表现出来。

物理意义

δxhm<0而δr**<0或δxhm>0而δr**<0>0的情况,反应究竟向哪边进行,则要综合考虑△h和△s的影响来进一步讨论。

定义吉布斯自由能g=h-ts。因为h、t、s均为状态函数所以g为状态函数。

吉布斯自由能改变量-δg=-(g2-g1)>=w非。表明状态函数g是体系所具有的在等温等压下做非体积功的能力。反应过程中g的减少量-δg是体系做非体积功的最大限度。

这个最大限度在可逆途径得到实现。反应进行的方向和方式可以由δg进行判断:

-δg>w非 反应以不可逆方式自发进行

-δg=w非 反应以可逆方式进行

-δg若反应在等温等压下进行,不做非体积功,即w非=0则

δg<0 自发进行

δg=0 不能进行

δg>0 逆反应自发进行

可见等温等压**系的吉布斯自由能减小的方向是不做非体积功的化学反应进行的方向。

任何等温等压下不做非体积功的自发过程的吉布斯自由能都将减少。

自由能在温度t时,当反应物和生成物都处于标准态,发生反应进度

为1 mol的化学反应gibbs自由能的变化值,称为标准摩尔反应

吉布斯自由能变化值,用来表示标准吉布斯自由能与一般反应

的吉布斯自由能的关系:

平衡常数

在等温等压反应中,如果吉布斯自由能为负,则正反应为自发,反之则逆反应自发。如果为0,则反应处于平衡状态。此时,根据范特霍夫等温公式,δg = δg0 + rt·ln j,j变成平衡常数,于是有:

δg0 = -rt ln k

要注意,使用范特霍夫等温公式时,δg和δg0的温度一定要相等。

这样,我们可以推出以下结论:

δg0>0时,k<1;

δg0=0时,k=1;

δg0<0时,k>1。

原理等温、等压的封闭体系内,不作非体积功的前提下,任何自发反应总是朝着吉布斯自由能(g)减小的方向进行。δg=0时,反应达平衡,体系的g降到最小值。

吉布斯自由能是什么

6楼:睿智小宁

吉布斯自由能在化学热力学中为判断过程进行的方向而引入的热力学函数。又称自由焓、吉布斯自由能或自由能。

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。自由能(free energy)在物理化学中,按照亥姆霍兹的定容自由能f与吉布斯的定压自由能g的定义。吉布斯自由能是自由能的一种。

吉布斯自由能又叫吉布斯函数,(英gibbs free energy,gibbs energy or gibbs function; also known as free enthalpy)是热力学中一个重要的参量,常用g表示,它的定义是:g = u ts + pv = h ts,

其中u是系统的内能,t是温度(绝对温度,k),s是熵,p是压强,v是体积,h是焓。

扩展资料

吉布斯自由能的生物学意义:

在等温等压过程中,系统吉布斯自由能的减少等于除去体积膨胀功以外,系统对外界所作的功。根据功能原理容易理解,系统的吉布斯自由能是指系统总能量中能作除膨胀功以外的其他有用功的那部分能量。

由于生命体系中发生的绝大多数过程(化学反应过程、生理过程等等)都是在等温等压下进行的,因此,对生命体系而言,吉布斯自由能就是生命体系在等温等压条件下维持正常运转所需要的最小能量。

由于生命体系内发生的过程大都是等温等压过程,因此,吉布斯自由能的这一功能对于生命过程也具有实际意义。在生命体系中,为了保证某一过程能够自发进行,常常进化出一些偶联反应,通过反应之间的偶联满足δg< 0的条件,从而使一些单独无法自发进行的过程变得可以自发进行。

7楼:匿名用户

吉布斯自由能又叫吉布斯函数,是热力学中一个重要的参量,常用 g 表示,它的定义是:

g = u ts + pv = h ts

其中 u 是系统的内能,t 是温度,s 是熵,p 是压强,v 是体积,h 是焓。

吉布斯自由能的微分形式是:

dg = sdt + vdp + μdn

其中μ是化学势。

吉布斯自由能的物理含义是在等温等压过程中,除体积变化所做的功以外,从系统所能获得的最大功。换句话说,在等温等压过程中,除体积变化所做的功以外,系统对外界所做的功只能等于或者小于吉布斯自由能的减小。数学表示是:

如果没有体积变化所做的功,即 w=0,上式化为:

也就是说,在等温等压过程前后,吉布斯自由能不可能增加。如果发生的是不可逆过程,反应总是朝着吉布斯自由能减少的方向进行。

特别地,吉布斯自由能是一个广延量,单位摩尔物质的吉布斯自由能就是化学势μ。

以上引用

8楼:匿名用户

吉布斯自由能   δg=δh-tδs (kj/mol)g叫做吉布斯自由能。

因为h、t、s均为状态函数,所以g为状态函数。

δg叫做吉布斯自由能变

吉布斯自由能的变化可作为恒温、恒压过程自发与平衡的判据。

吉布斯自由能改变量。表明状态函数g是体系所具有的在等温等压下做非体积功的能力。反应过程中g的减少量是体系做非体积功的最大限度。

这个最大限度在可逆途径得到实现。反应进行方向和方式判据。

>w非 反应以不可逆方式自发进行

=w非 反应以可逆方式进行

0 不能进行

等温等压**系的吉布斯自由能减小的方向是不做非体积功的化学反应进行的方向。

任何等温等压下不做非体积功的自发过程的吉布斯自由能都将减少。 [编辑本段]标准吉布斯自由能  在温度t时,当反应物和生成物都处于标准态,发生反应进度为1 mol的化学反应gibbs自由能的变化值,称为标准摩尔反应吉布斯自由能变化值,用表示

标准吉布斯自由能与一般反应的吉布斯自由能的关系: