Химический потенциал

Важность химических потенциалов заключается в том, что они определяют условия химического равновесия: в неравновесных системах любой компонент будет стремиться из состояния с более высоким потенциалом в состояние с более низким потенциалом до тех пор, пока не установится равновесие.

Зависимость относительной удельной энтальпии (Дж кг) морской воды от солености и температуры при атмосферном давлении

Рис. 4.13. Зависимость относительной удельной энтальпии (Дж кг1) морской воды от солености и температуры при атмосферном давлении

Химический потенциал, как и температура, является интенсивной величиной. Напомним, что химическим потенциалом называется приращение какого-либо термодинамического потенциала при постоянстве соответствующих параметров, которое происходит при добавлении в систему компонента в количестве, равном единице его концентрации, причем количество всех других компонентов систем поддерживается постоянным (2.42). Для морской воды этим компонентом служит морская соль (3.13). Наиболее подходящей функцией для определения химических потенциалов является энергия (потенциал) Гиббса, так как в экспериментальных работах легче всего поддерживать постоянными температуру и давление.

Как видно из выражения (3.6), химический потенциал морской воды равен разности химических потенциалов морской соли и чистой воды ц = is- Pfy.

Для определения химического потенциала чистой воды lw в морской воде (растворе) рассмотрим двухфазовую систему вода-пар, находящуюся в условиях химического равновесия (см. раздел 6.1), т. е. химические потенциалы обоих фаз равны друг другу. Допустим, что насыщенный пар является совершенным газом, подчиняющимся уравнению состояния Клапейрона:

Подставляя в правую часть этого выражения уравнение (4.68), получаем:

Проинтегрировав это выражение, получим:

где р - давление; v - удельный объем; Т- абсолютная температура; R - универсальная газовая постоянная; п - количество молей.

Соотношение Максвелла (3.22) для совершенного газа запишется, следовательно, в виде:

После некоторых преобразований, и учитывая равенства химических потенциалов чистого насыщенного пара и чистой воды в растворе (морской воде), получим следующее соотношение:

Здесь xw - химический потенциал чистой воды в растворе (морской воде), - химический потенциал чистой воды, взятой отдельно; xw - массовая доля чистой воды в растворе.

Аналогичную формулу можно написать и для химического потенциала солей

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >