БСЭ. Химический потенциал
Начало Вверх

ХИМИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ (М1). термодинамич. функция, применяемая при описании состояния систем с переменным числом частиц. В случае системы, состоящей из i компонентов, X. п. определяется как приращение внутренней энергии U системы при добавлении к системе бесконечно малого количества молей i-того компонента, отнесённое к этому количеству вещества, при постаянных объёме V, энтропии S и количествах молей каждого из остальных компонентов HI (j не= i). В общем случае X. п. может быть определён как приращение любого из остальных потенциалов термодинамических системы при различных постоянных параметрах: гиббсовой энергии G - при постоянных давлении р, темп-ре Т и пj; гельмгольцевой энергии А - при постоянных V, Т я nj, энтальпии Н - при постоянных S, p и п. Таким образом:
2820-1.jpg

X. п. зависит как от концентрации данного компонента, так и от вида и концентрации др. компонентов системы (фазы). Только в простейшем случае - смеси идеальных газов - щ зависит лишь от концентрации рассматриваемого компонента и от темп-ры:
2820-2.jpg

Для смеси неидеальных газов в равенстве (2) должна стоять фугитивность этого компонента. X. п. характеризует способность рассматриваемого компонента к выходу из данной фазы (путём испарения, растворения, кристаллизации, хим. взаимодействия и т. д.). В многофазных (гетерогенных) системах переход данного компонента может происходить самопроизвольно только из фазы, в к-рой его X. п. больше, в фазу, для к-рой его Х.п. меньше. Такой переход сопровождается уменьшением X. п. этого компонента в 1-й фазе и увеличением во 2-й. В результате разность между X. п. данного компонента в этих двух фазах уменьшается и при достижении равновесия X. п. компонента становится одинаковым в обеих фазах. В любой равновесной гетерогенной системе X. п. каждого компонента одинаков во всех фазах.

Если в различных фазах или в разных местах одной фазы X. п. к.-л. компонента неодинаков, то в системе самопроизвольно (без затраты энергии извне) происходит перераспределение частиц, сопровождающееся выравниванием X. п.

Из условий термодинамич. равновесия систем, в к-рых возможны хим. реакции, фазовые переходы и др. процессы перераспределения частиц, и уравнения, учитывающего баланс частиц, вытекают важнейшие термодинамич. соотношения: действующих масс закон, фаз правило Дж. У. Гиббса, основные законы разбавленных растворов (см. Вант-Гоффа закон, Рауля законы, Генри закон и др.) и т д.

X. п. в качестве нормировочной постоянной входит в распределение Больцмана, а также в распределения по энергиям Бозе-Эйнштейна и Ферми-Дирака для частиц идеального газа (см. Статистическая физика). X. п. вырожденного газа электронов (ферми-газа) тождественно совпадает с граничной фермы энергией.

X. п. был введён Гиббсом, численно выражается в единицах энергии на единицу количества вещества (дж/моль) или на единицу массы (дж/кг).

Лит. см. при статьях Термодинамика, Статистическая физика.

И. А. Кузнецов.

Яндекс.Метрика

© (составление) libelli.ru 2003-2017