www.wikidata.uk-ua.nina.az

Хімічний потенціал Хімíчний потенціáл один з термодинамічних параметрів системи енергія додавання однієї частки в систем

Хімічний потенціал

Хімíчний потенціáл — один з термодинамічних параметрів системи; енергія додавання однієї частки в систему без здійснення роботи. Поняття хімічного потенціалу запровадив 1875 року Джозая Віллард Ґіббс.

Позначається зазвичай грецькою літерою . Одиницею вимірювання хімічного потенціалу в системі SI є Дж/моль.

Фізична природа

Термодинамічні системи у багатьох випадках можуть обмінюватися атомами й молекулами з навколишнім середовищем. Окрім теплової рівноваги приведені в контакт термодинамічні системи намагаються встановити рівновагу за складом. Процеси встановлення рівноваги за складом повільніші за процеси встановлення рівноваги за температурою. Їхня швидкість залежить від природи речовини: гази змішуються швидко, рідини повільніше, а дифузія у твердих тілах може тривати багато років або тисячоліть.

Прагнення термодинамічних систем до встановлення рівноваги за складом кількісно характеризується величиною, яка називається хімічним потенціалом. Процеси встановлення рівноваги у термодинамічних системах відбуваються таким чином, щоб вирівняти хімічний потенціал у кожній області.

На перший погляд може здатися, що вирівнюються концентрації, але це справедливо лише для певного класу речовин і процесів. Існують системи, в яких закладена певна неоднорідність. Наприклад, густина повітря в земній атмосфері зменшується з висотою. Це зменшення зумовлене силами тяжіння. Тож концентрація молекул у повітрі неоднорідна. Однак хімічний потенціал, у якому врахована потенційна енергія молекул на різній висоті, залишається сталим.

Для визначення хімічного потенціалу потрібно знайти різницю між енергією системи з N+1 часток й енергією системи з N часток. Хімічний потенціал — це енергія, яку потрібно надати частці, щоб вмістити її в термодинамічну систему. Важливо при цьому пам'ятати, що частка вміщується в систему таким чином, щоб вона перебувала в тепловій рівновазі з іншими частками.

Наприклад, частки ідеального газу не взаємодіють між собою, тож мінімальна енергія, необхідна для того, щоб вкинути один атом ідеального газу у систему із N атомів, дорівнює нулю. Але для того, щоб цей новий атом перебував у тепловій рівновазі з іншими атомами, необхідно надати йому енергію, яка б дорівнювала середній кінетичній енергії інших атомів. Тож хімічний потенціал ідеального газу не дорівнює нулю й залежить від його температури.

У рівноважній гомогенній системі хімічний потенціал будь-якого з її компонентів у всіх точках однаковий.

Зв'язок із іншими термодинамічними потенціалами

Визначення хімічного потенціалу через інші термодинамічні потенціали можна записати у вигляді:

де Е — повна енергія системи, S — її ентропія, N — кількість частинок у системі.

Ця формула визначає, окрім хімічного потенціалу , також тиск P і температуру T.

Можна довести, що хімічний потенціал задається формулою

Якщо енергія системи залежить не від об'єму, а від інших термодинамічних параметрів , початкова формула набуває вигляду

Багатокомпонентні системи

Якщо в системі є декілька різних типів частинок, є стільки ж різних хімічних потенціалів. Вони зазвичай позначаються різними індексами . Диференціал внутрішньої енергії записується:

де  — кількість частинок і-го типу. Це співвідношенням можна також переписати через концентрації

де

Якщо в термодинамічній системі може бути кілька фаз, то в умовах термодинамічної рівноваги кожен із типів хімічних потенціалів має бути однаковим для всіх фаз. Ця вимога призводить до правила фаз.

Стандартний хімічний потенціал

Для певної хімічної речовини дорівнює значенню її хімічного потенціалу в окреслених стандартних умовах (у стандартному стані) при температурі Т.

Див. також

Література

Посилання

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Himichnij potencial odin z termodinamichnih parametriv sistemi energiya dodavannya odniyeyi chastki v sistemu bez zdijsnennya roboti Ponyattya himichnogo potencialu zaprovadiv 1875 roku Dzhozaya Villard Gibbs Poznachayetsya zazvichaj greckoyu literoyu m displaystyle mu Odiniceyu vimiryuvannya himichnogo potencialu v sistemi SI ye Dzh mol Zmist 1 Fizichna priroda 2 Zv yazok iz inshimi termodinamichnimi potencialami 3 Bagatokomponentni sistemi 4 Standartnij himichnij potencial 5 Div takozh 6 Literatura 7 PosilannyaFizichna priroda RedaguvatiTermodinamichni sistemi u bagatoh vipadkah mozhut obminyuvatisya atomami j molekulami z navkolishnim seredovishem Okrim teplovoyi rivnovagi privedeni v kontakt termodinamichni sistemi namagayutsya vstanoviti rivnovagu za skladom Procesi vstanovlennya rivnovagi za skladom povilnishi za procesi vstanovlennya rivnovagi za temperaturoyu Yihnya shvidkist zalezhit vid prirodi rechovini gazi zmishuyutsya shvidko ridini povilnishe a difuziya u tverdih tilah mozhe trivati bagato rokiv abo tisyacholit Pragnennya termodinamichnih sistem do vstanovlennya rivnovagi za skladom kilkisno harakterizuyetsya velichinoyu yaka nazivayetsya himichnim potencialom Procesi vstanovlennya rivnovagi u termodinamichnih sistemah vidbuvayutsya takim chinom shob virivnyati himichnij potencial u kozhnij oblasti Na pershij poglyad mozhe zdatisya sho virivnyuyutsya koncentraciyi ale ce spravedlivo lishe dlya pevnogo klasu rechovin i procesiv Isnuyut sistemi v yakih zakladena pevna neodnoridnist Napriklad gustina povitrya v zemnij atmosferi zmenshuyetsya z visotoyu Ce zmenshennya zumovlene silami tyazhinnya Tozh koncentraciya molekul u povitri neodnoridna Odnak himichnij potencial u yakomu vrahovana potencijna energiya molekul na riznij visoti zalishayetsya stalim Dlya viznachennya himichnogo potencialu potribno znajti riznicyu mizh energiyeyu sistemi z N 1 chastok j energiyeyu sistemi z N chastok Himichnij potencial ce energiya yaku potribno nadati chastci shob vmistiti yiyi v termodinamichnu sistemu Vazhlivo pri comu pam yatati sho chastka vmishuyetsya v sistemu takim chinom shob vona perebuvala v teplovij rivnovazi z inshimi chastkami Napriklad chastki idealnogo gazu ne vzayemodiyut mizh soboyu tozh minimalna energiya neobhidna dlya togo shob vkinuti odin atom idealnogo gazu u sistemu iz N atomiv dorivnyuye nulyu Ale dlya togo shob cej novij atom perebuvav u teplovij rivnovazi z inshimi atomami neobhidno nadati jomu energiyu yaka b dorivnyuvala serednij kinetichnij energiyi inshih atomiv Tozh himichnij potencial idealnogo gazu ne dorivnyuye nulyu j zalezhit vid jogo temperaturi U rivnovazhnij gomogennij sistemi himichnij potencial bud yakogo z yiyi komponentiv u vsih tochkah odnakovij Zv yazok iz inshimi termodinamichnimi potencialami RedaguvatiViznachennya himichnogo potencialu cherez inshi termodinamichni potenciali mozhna zapisati u viglyadi d E T d S P d V m d N displaystyle dE TdS PdV mu dN de E povna energiya sistemi S yiyi entropiya N kilkist chastinok u sistemi Cya formula viznachaye okrim himichnogo potencialu m displaystyle mu takozh tisk P i temperaturu T Mozhna dovesti sho himichnij potencial zadayetsya formuloyu m E T S P V N displaystyle mu E TS PV over N Yaksho energiya sistemi zalezhit ne vid ob yemu a vid inshih termodinamichnih parametriv A 1 A 2 displaystyle A 1 A 2 pochatkova formula nabuvaye viglyadu d E T d S i a i d A i m d N displaystyle dE TdS sum i a i dA i mu dN Bagatokomponentni sistemi RedaguvatiYaksho v sistemi ye dekilka riznih tipiv chastinok ye stilki zh riznih himichnih potencialiv Voni zazvichaj poznachayutsya riznimi indeksami m i displaystyle mu i Diferencial vnutrishnoyi energiyi zapisuyetsya d E T d S P d V i m i d N i displaystyle dE TdS PdV sum i mu i dN i de N i displaystyle N i kilkist chastinok i go tipu Ce spivvidnoshennyam mozhna takozh perepisati cherez koncentraciyi c i N i N displaystyle c i N i N de N i N i displaystyle N sum i N i sumarne chislo chastinok v sistemi Yaksho v termodinamichnij sistemi mozhe buti kilka faz to v umovah termodinamichnoyi rivnovagi kozhen iz tipiv himichnih potencialiv maye buti odnakovim dlya vsih faz Cya vimoga prizvodit do pravila faz Standartnij himichnij potencial RedaguvatiDlya pevnoyi himichnoyi rechovini dorivnyuye znachennyu yiyi himichnogo potencialu v okreslenih standartnih umovah u standartnomu stani pri temperaturi T Div takozh RedaguvatiElektrohimichnij potencialLiteratura RedaguvatiMala girnicha enciklopediya u 3 t za red V S Bileckogo D Shidnij vidavnichij dim 2013 T 3 S Ya 644 s Glosarij terminiv z himiyi uklad J Opejda O Shvajka In t fiziko organichnoyi himiyi ta vuglehimiyi im L M Litvinenka NAN Ukrayini Doneckij nacionalnij universitet Don Veber 2008 738 s ISBN 978 966 335 206 0 Posilannya RedaguvatiHIMIChNIJ POTENCIAL Arhivovano 5 lyutogo 2015 u Wayback Machine Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Himichnij potencial amp oldid 35169797