吉布斯函数_

吉布斯函数_

定义 吉布斯函数(Gibbs function),系统的热力学函数之一。又称热力势、自由焓、吉布斯自由 能等。符号 G,定义为: G=H-TS 式中 H、T、S 分别为系统的焓、热力学温度(开尔文温度 K)和熵。吉布斯函数是系统的广延 性质,具有能量的量纲。由于 H,S,T 都是状态函数,因而 G 也必然是一个状态函数。

1 应用 概述 当体系发生变化时, G 也随之变化。 其改变值△G, 称为体系的吉布斯自由能变, 只取决于变化的始态与终态,而与变化的途径无关: △G=G 终一 G 始 按照吉布斯自由能的定义, 可以推出当体系从状态 1 变化到状态 2 时,体系的吉 布斯自由能变为:△G=G2 一 Gl=△H 一△(TS) 对于等温条件下的反应而言,有 T2=T1=T 则 △G=△H 一 T △S 上式称为吉布斯一赫姆霍兹公式(亦称吉布斯等温方程)。由此可以看出,△G 包含了△H 和△S 的因素,若用△G 作为自发反应方向的判据时,实质包含了△H 和△S 两方面的影响,即同时考虑到推动化学反应的两个主要因素。因而用△G 作判据更为全面可靠。而且只要是在等温、等压条件下发生的反应,都可用△G 作为反应方向性的判据,而大部分化学反应都可归入到这一范畴中,因而用△G 作为判别化学反应方向性的判据是很方便可行的。 如果一个封闭系统经历一个等温定压过程,则有: Δ G≤W′(2)式中 Δ G 为此过程系统的吉布斯函数的变化值,W′为该过程中的 非体积功, 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。 式(2) 表明, 在等温定压过程中, 一个封闭系统吉布斯函数的减少值等于该系统在此过 程中所能做的最大非体积功。 如果一个封闭系统经历一个等温定压且无非体积功的过程, 则根据式 (2) 可得: Δ G≤0(3)式(3)表明,在封闭系统中,等温定压且不作非体积功的过程总是自 动地向着系统的吉布斯函数减小的方向进行, 直到系统的吉布斯函数达到一个最 小值为止。因此,在上述条件下,系统吉布斯函数的变化可以作为过程方向和限 度的判断依据, 尤其是在相平衡及化学平衡的热力学研究中,吉布斯函数是一个 极其有用的热力学函数。 作为判据应用

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