Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1302 вуза, 5135 предмета.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
Адепт твердотельной электроники, последователь учений Михайлова Н.И. Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ"
Предмет:
Физико-химические основы технологии материалов электронной техники
Файл:

Презентации / ФХОТ Все Презентации

.pdf
Скачиваний:
5
Добавлен:
21.06.2024
Размер:
18.7 Mб
Скачать
☆

возможность протекания любого процесса определяется конкуренцией двух факторов H энтальпийного

(энергетического) и T S энтропийного (статистического)

G H T S 0

 

 

 

H 0

и

S 0

 

 

 

переход к более упорядоченным системам всегда сопровождается выделением тепла и уменьшением энтропии

 

 

 

H 0

и

S 0

 

 

 

понижение степени упорядоченности систем, всегда сопровождаются поглощением тепла и увеличением энтропии

 

 

 

 

 

S 0

H 0

и

 

 

 

1.6Основные термодинамические функции

исоотношения между ними

Термодинамические функции

U

F

H

G

V, T = const

 

P, T = const

 

 

 

∆U, ∆H характеризуют тепловой эффект процессов

∆F, ∆G определяют условия самопроизвольности и равновесия

 

К

 

 

 

 

dU TdS PdV i dni

 

 

H U PV

 

 

i 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К

 

dH dU d (PV )

 

 

 

 

 

dH TdS VdP i dni

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dF dU d (TS )

 

dG dH d (TS)

 

 

 

dF S dT PdV i dni

i

dG S dT VdP i dni

i

Независимые переменные

U

 

F

 

H

 

G

 

 

 

 

 

 

 

S, V, ni

 

T, V, ni

 

S, P, ni

 

T, P, ni

T

 

U

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

S

P, n

 

 

V, n

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

i

S

F

 

 

 

 

G

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

T

P, n

 

 

 

 

 

 

V, n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

U

 

 

 

F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

S, n

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T, n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

H

 

 

 

 

 

G

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

S, n

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T, n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

i

 

нижние индексы показывают, какие физические величины сохраняются неизменными при вычислении частных производных

S

F

 

 

G

 

 

T

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P, n

 

 

 

V, n

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

i

 

 

 

U F T S

 

H G T S

 

 

 

 

 

F

 

T 2

 

 

F

 

 

U F T

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V, ni

 

 

 

 

V, n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G

 

T 2

 

G

 

 

H G T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T P, n

 

 

T T P, ni

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

уравнения Гиббса Гельмгольца

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F

 

T 2

 

 

F

 

 

U F T

T

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

T

T

 

 

 

 

 

 

 

 

V, n

 

 

 

V, n

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G

 

T 2

 

 

 

G

 

 

H G T

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

T

P, n

 

 

T

T P, ni

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

уравнения теплового эффекта изобарного и изохорного процессов

1.7 Химический потенциал и парциальные мольные величины.

dU TdS PdV i dni

i

Химический потенциал i-го компонента μi - коэффициент пропорциональности между полным дифференциалом одной из термодинамических функций и приращением числа молей i-го сорта при постоянстве других независимых переменных

 

U

 

H

 

F

 

G

 

i

 

 

 

 

 

 

 

j i

 

ni S, V, n j

 

ni S, P, n j

 

ni T, V,n j

 

ni T, P, n j

 

μi выражает скорость изменения любой из термодинамических функций U, H, F, G при увеличении числа частиц данного сорта в условиях постоянства соответствующих независимых переменных.

Покажем, что пространственная неоднородность μi - движущая сила процесса массопереноса в условиях неоднородного распределения частиц.

i

i

 

ni ni const

dn i

dni

 

 

 

 

dG S dT VdP i dni

 

 

 

при Т, Р = const

i

 

 

 

 

 

 

 

dG 0

dG i dni i dni ( i i ) dni ( i i ) dni 0

dni 0

и

dni 0

при

i

i

U, H, F, G, S и V – аддитивны и пропорциональны количеству вещества в системе– экстенсивны (направлены в сторону количественного увеличения); T и P – интенсивны (не зависят от количества вещества)

увеличим в системе в λ раз число частиц каждого сорта

G(T, P, n1, n2 ,..., nК ) G(T, P, n1, n2 ,..., nК )

продифференцируем по λ :

К

G(T, P, n ) ( n )

К

G(T, P, n )

 

G(T, P, ni )

i

i

 

i

ni

( ni )

 

ni

i 1

i 1

 

 

 

 

 

 

 

G

 

ni i ,

где i

 

G

 

n

 

 

 

 

i

 

 

 

i T , P, n j

U

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

niUi , где Ui

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i T , P, n j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H ni Hi ,

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F ni Fi ,

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S ni Si ,

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V niVi ,

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ui , Hi , Fi , Si , Vi - парциальные мольные величины.

Характеризуют скорость изменения соответствующих величин при изменении числа молей i-го сорта в изобарно-изотермических условиях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

1

 

G

0

,

U

U 0

,

H

H 0

,

F F 0

,

S

S 0

,

V V 0

i

 

 

 

i i

i

 

 

i

i

 

 

i

i

 

 

i

i

 

 

i

i

 

 

i

i

мольные величины для чистого i-го вещества

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dG nid i idni .

 

G ni i

 

 

 

 

i

 

 

i

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dG S dT VdP i dni

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

nid i idni SdT VdP idni

 

i

 

i

i

SdT VdP

 

ni d i 0

 

 

 

 

ni d i 0

 

при Т, Р = const

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

соотношение Гиббса Дюгема

химические потенциалы компонентов в системе не являются независимыми, а связаны между собой соотношением Гиббса Дюгема

i i (T, P, n1, n2 ,..., nК )

Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности