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理想气体的吉布斯函数

发表时间：2024-07-28 06:07:37 来源：网友投稿

一种热力学函数，也称吉布斯自由能，符号为G。对任何系统来说。系统的吉布斯函数的定义为：

G＝H-TS (1)

式中H为系统的焓;T为系统的热力学温度；S为系统的熵。吉布斯函数G是系统的广延性质，它具有能量的量纲，在SI制中，它的单位是焦［耳］。

吉布斯函数是一个导出热力学函数。最早由美国的物理家J.W.吉布斯提出，被称为“热力学势”。后来美国物理化学家G.N.路易斯和M.兰德尔将它改称为吉布斯自由能。

根据热力学第二定律和吉布斯函数的定义式可以得出，在一个封闭系统中如果经历一个等温等压过程，则下式成立：

-ΔG≥W ′(2)

式中 -ΔG 为该过程中系统的吉布斯函数的变化值；W ′表示该过程中系统对环境做的非体积功。式中不等号表示该过程为不可逆过程，等号表示该过程为可逆过程。

如果在一个封闭系统中发生的是一个等温等压且不做非体积功的变化过程，则根据式(2)可得：

ΔG≤0 (3)

式中等号表示该过程是可逆过程，不等号表示该过程为自发过程。式(3)表明，在一个封闭系统中，一个等温等压且不做非体积功的过程总是自发地向着系统的吉布斯函数值减小的方向进行，直到系统的吉布斯函数值达到一个最小值为止。所以在上述条件下，系统吉布斯函数的变化可以作为过程方向的判断依据。在相变过程和化学反应过程的热力学研究中，吉布斯函数是一个极其有用的热力学函数。

由热力学函数基本关系式：

式中V为系统的体积；S为系统的熵；H 为系统的焓；下标nc表示系统中各种物质的摩尔数均不发生变化。式(5)、(6)、(7)表明了系统的吉布斯函数随压力或温度而变化的依赖关系。

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