吉布斯函数在线视频

同学们刚才的话呢

我们直接利用

热力学第二定律

来对整个的（过程）进行了计算

那么这个计算的话呢

实际上是要算它

非常复杂的

这样一个熵的过程

而且的话呢

我们真正的

化学反应系统

常常不是孤立系统

那么上面这种方法

它从原理上很好

但是基本上用不了

这样的话呢

就引入了一个新的

这样一个函数

我们把它（叫做）

吉布斯自由能的函数

来代替熵

那么把这个引入了

以后的话呢

我们的计算

相对就会比较简单

我们在给定温度压力

和化学组分的时候

那么我们就可以引入

这样一个参数

来看看怎么来表达

那么这个参数G的话呢

我们把它吉布斯自由函数

用G来表达

那么它等于什么呢

就等于焓减去TS

H减去TS

T是温度

S是熵对吧

好定义这么一个的话

大家一看

那熵增怎么样

G就一定什么

会减对吧

所以如果第二定律

如果用吉布斯自由函

来表达的话

那么就dG小于等于0

就像dS大于等于0一样

这个概念就有了

好 有了这么一个概念

那么我们重要的是什么呢

这整个系统的怎么样

系统的G我们要学会算

再让它怎么样

处于最小值

这样我们就能够

把整个系统都定出来了

那么对于任何的理想气体

我们的g已经会算了

是等于它在

某一个温度底下的

标准的吉布斯函数

再加上跟它压力温度相关的一项

而那么这个

所谓的这某一个

温度底下的

它的标准的焓

应该等于什么呢

是等于跟它的生成焓有关

生成焓

那我们同样

吉布斯的生成焓

定义在自然状态下

元素的生成焓等于零

那么其它的

就相对的

也都可以进行计算

这详细的计算

我就不再去说了

我们现在就拿一个

理想气体的混合物来算

因为它整个温度相关

和压力相关

那么G

混合物的这个G

那么实际上也就是

是分别的G的这个什么

就加权的平均

这个就很容易理解

那么我们的

平衡条件是什么啊

dG等于0

那我就把所有的

混合物的每一种组分的G

全部算出来

加起来等于0

这个就是我们最终的

平衡的条件

那么这个式子很复杂

我就不介绍了

那我们注意

那么在这个前提底下

它吉布斯的自由能（微分）等于0

这件事情

就等价于什么

是等价于它里边的

整个的每一项的所有的

把它求微分等于0

那我们一般来说

一个系统里边

可能有好多种反应物

也有好多个生成物

要求所有的这些物质

不管你是有反应物

还是有产物

那么这两部分的

所有的吉布斯自由能

应该是（微分）等于0

那我每一个的物质

它实际上是

很容易进行求得的

那么详细我就不说了

把它带进去等于零的话

就会得出一个

非常有意思的 RT*log

这上面是什么

上面是生成物的分压乘积

下面是什么

反应物的分压乘积

一看到这个

大家是不是有点熟悉了

这个实际上

就是我们通过自由能

推出来

跟化学平衡常数的关系

那我们方程的

左边的这一项

圆括号里边

就是我们标准状态的

吉布斯自由焓

我们就可以

进行这样去求

求完了以后

我们再来看一看

我们再来回忆一下

我们平衡常数Kp

Kp是什么

就是反应物的分压

所有的反应物的

分压的乘积在分母

所有的产物的

分压的沉积在分子

对这个就是Kp

那么以这个为条件

我们就可以求出一个

定压定温和质量底下的

化学平衡的表达式

也就是GT=Ru*T*lnK

在这个条件下

我们就能够获得

定质量定压定温条件下

化学平衡的表达式

也就是ΔG_T

等于-Ru*T*lnKp

把Kp和G我们联系起来了

那G等于0

实际就是Kp什么

就等于1嘛 对吧

这所以很容易理解

那么再来看一看

实际上就这一个平衡里

趋于完全反应

或者是什么

不反应 对不对

而Kp小于1的话

趋于不反应

如果GT小于0

也就是说Kp就大于1

趋于完全反应

这个就是我们把原来的

化学反应常数的概念

和现在的吉布斯自由焓的概念

就联系在一起了

那么我们把ΔG定义为

焓和熵的关系

这个前面有了

刚才G=H+TS

那么ΔG=ΔH-T*ΔS

那我们把这样的式子

带到前面那个

化学平衡的式子里边

G的这个式子里边去

那Kp就等于两项

好我们就把Kp的话呢

表达成两个部分

一个是跟焓有关的

一个是跟熵有关的

一般任何的熵

总是正的 熵增

所以如果Kp＞1的话

那表示什么意思

是趋于完全反应

那么倒过来是什么

ΔH是什么

应该是负的

这个什么意思

它是个放热反应

也就是整个系统的

能量是降低的

那反过来亦然

同时如果熵变的话呢

变得更大的话呢

同样是会改变这个Kp

这个就表达了

这样一个含义

好下面我们来

继续来考察一个例子

考察什么例子呢

就是还是一氧化碳的离解

是温度和压力的函数

那么一氧化碳

加上氧气变成二氧化碳的

这样一个组分

那我们假设它的组分

就是二氧化碳

一氧化碳和氧气

这三个部分

那我们假设

它初始的话

是纯的二氧化碳

我们来考察一下

在不同温度

比如高温高压底下

它最后的平衡的产物

是什么样子的

大家可以想一下

会是什么样子

压力高的话

会怎么样

压力高肯定会

越容易变成二氧化碳对吧

它的温度高怎么样

可能会变成一氧化碳

那么这个的话

实际上我们利用的

实际上就是

这样一个非常简单的

吉布斯自由能的

这样一个概念

也就是热力学第二定律

再加上元素守恒

以及它的所有组分的

摩尔组分的和等于1

这样三个

也就是说一氧化碳

加上氧气加上二氧化碳

这三个组分的和等于1

那么有了这三个条件

我们就可以算了对吧

算当然可以算很多了

这个表的话

就计算了一个结果

你看压力

我们从0.1个大气压

到1个大气压

10个大气压

到100个大气压

温度的话呢

是从1500K 2000K

2500K 3000K

压力一高

跟我们刚才的概念

是不是一样

压力越高

越容易变成二氧化碳

你去看随着压力的提高

不管是哪个温度

二氧化碳的浓度

都不断的提高

那温度的话呢

温度提高

一氧化碳

相同的压力底下

一氧化碳的量

不断的增加

这个跟我们的

一般的概念是一致的

我们把它画在图上的话

那你就可以看出来

比如像在1500K 2000K

不管是哪个温度

基本上就是一个

随着压力的提高

它一氧化碳的

摩尔分数怎么样

都是下降的

不管哪种

随着温度的提高

一氧化碳的摩尔组分

是上升的

这就这么一个规律

特别是最低压

又是特别高温的时候

它几乎全是一氧化碳

那就左上角是吧

10的0次方 就是1嘛

就是100%了对不对

这就是它的基本的结论