Химиялық потенциалдың физикалық мәні

Химиялық потенциалдың физикалық мәні

• Химиялық потенциал біртекті көп компонентті жүйенің Гиббс энергиясының өзгеруі, оған жүйенің қысымы, температурасы және құрамы тұрақты болған кезде берілген компоненттің 1 мольін қосқанда (яғни, жүйенің құрамы өзгермеуі үшін барлық компоненттердің шексіз көп мөлшерінде қосу керек).

• Жүйенің энергиясының өзгеруі жылуды алудың немесе жұмысты орындаудың нәтижесі туралы ақпарат болды.
• Ашық жүйеде масса және құрам өзгермейді.
• Жабық жүйеде химиялық реакция есебінде масса емес құрамы өзгереді. Жүйеде заттың белгілі бір мөлшерінің пайда болуы немесе оны жүйеден шығару жүйенің энергия қорына әсер етуі керек екені анық. Сондықтан Гиббс энергиясы, Гельмгольц энергиясы, энтальпия және ішкі энергия да осы жүйені құрайтын жеке компоненттер санының функциясы болып табылады.

• Құрамы тұрақты жүйе үшін (барлығы ni тұрақты, яғни
• dni = 0) негізгі анықтамалардың кейбір түрлендірулерін жүргізу арқылы қысым мен температура бойынша дербес туындыларды анықтаймыз G, H, U және S
• Біріншіден, G = H – TS (анықтама бойынша) (1),
• демек dG = dH – TdS – SdT (2).
• Алайда H = U + pV (анықтама бойынша), (3)
• dH = dU + pdV + Vdp (4)
• сәйкесінше, dG = dU + pdV + Vdp – TdS – SdT (5).
• Қайтымды процесс үшін dS = δQ/T (анықтама бойынша) (6)
• және δQ = dU + pdV, или dU = δQ – pdV (7),
• демек dG = δQ – pdV + pdV + Vdp – T(δQ/T) – SdT (8)
• немесе жай
• dG = Vdp – SdT (9)

• (9) теңдеуден қарастырылатын дербес туындыны анықтауға болады:

• (∂G/∂p)T,n1,n2,…nk = V (10)
• (∂G/∂T)p,n1,n2,…nk= – S (11)
• Енді теңдеуден
• dG = (∂G/∂p)T,n1,n2,…nk∙dp + (∂G/∂T)p,n1,n2,…nk∙dT

• + ∑(∂G/∂ni)T,p,j≠i∙dni
• осыны қысқаша теңдеумен келтірсек:

• dG = Vdp – SdT + ∑μi∙dni (12)
• (12) теңдеуден көреміз, p = const (dp = 0) және
• T = const (dT = 0)

• dG = ∑μi∙dni (13)
• сәйкесінше,
• G = ∑ni∙μi (14)