等压过程的组合仍是等压过程

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1、http://www．hxtb．org化学通报2011年第74卷第9期·861·殧檾檾檾檾檾檾殧檾檾化学教学檾檾殧檾檾檾檾檾檾殧等压过程的组合仍是等压过程王明德(西安交通大学理学院西安710049)摘要等压过程是指环境压力恒定不变而系统的始态压力和终态压力相等并等于环境压力的过程。在封闭系统中，多个等压过程的组合仍然是等压过程。如果在封闭系统与环境之间没有非体积功交换，则在组合的等压过程中整个系统的热效应等于系统的焓变。吉布斯函数最低原理和相平衡规则对于一定温度下无非体积功的组合等压过程也是适用的。关键词等压过程焓变热效应吉布斯函数相平衡TheCom

2、binationofIsobaricProcessesisstillIsobaricProcessWangMingde(SchoolofScience，Xi’anJiaotongUniversity，Xi’an710049)AbstractThecombinationofisobaricprocessesisstillisobaricprocess．Ifthereisnonon-volumework，thethermaleffectofthecombinedisobaricprocessisequaltotheenthalpychangeofthes

3、ystem．Fortheisothermalcombinedisobaricprocess，ifthereisnonon-volumework，theminimumprincipleofGibbsfunctionandthephaseequilibriumcriterionarestillapplicable．KeywordsIsobaricprocess，Enthalpychange，Thermaleffects，Gibbsfunction，Phaseequilibrium等压过程是指环境压力恒定不变而系统的始态和终态压力相等并等于环境压力的过程。

4、在等压过［1］程中，系统的压力可以恒定不变也可以发生波动。在化学热力学中，等压过程是一个很重要的概念。如在无非体积功的等压过程中，系统吸收的热Q等于它的焓变ΔH;又如，在没有非体积功而且等温等压的条件下，状态变化过程能否发生取决于该过程是否满足吉布斯函数最低原理;又如，在没有非体积功而且等温等压的条件下，相平衡的条件是每一种物质在不同相的化学势彼此相等，化学反应的平衡条件是∑νBμB=0。通常，许多状态变化过程是否属于等压过程比较直观。例如，通常可以把在非密闭容器中发生的只涉及凝聚态物质的简单变化过程、相变化过程以及化学反应等均视为等压过程;又如，一

5、定温度下在刚性密闭容器中发生的蒸发过程或凝结过程、升华过程或凝华过程以及反应前后气体分子数有变化的化学反应等都不是等压过程。实际上，封闭系统中也常有一些状态变化过程是由多个在不同压力的等压过程组成的。这时虽然整个系统的等压特征不明显不直观，但其变化过程仍属于等压过程。这种等压过程的组合往往会被误以为非等压过程，结果会影响对实际问题的分析和处理，故有必要对组合的等压过程加以剖析。1渗透平衡图1是渗透平衡示意图。以溶剂型组分A为例，其渗透平衡可以表示为:A(纯溶剂)A(溶液)西安交通大学“钱学森实验班课程教学改革专项项目”(西交教［2008］87号)资

6、助2010-12-28收稿，2011-04-25接受·862·化学通报2011年第74卷第9期http://www．hxtb．org由图1可见，溶剂A在渗透前后(在半透膜两侧处于相同高度)受到的压力明显不同。这样观察下来，渗透过程似乎不是等压过程，那么等温等压下的相变化及其平衡条件在此是否适用，即渗透平衡时A物质在半透膜两侧的化学势是否相等呢?实际上，目前许多化学教科书中在处理渗透平衡时都是借助等温等压而且无非体积功条件下的相平衡条件进行［2～4］讨论分析的，从而得到稀溶液在一定温度下的渗透压遵守依数性。那么，这样处理究竟是否合适呢?不妨把图1所示的

7、渗透平衡系统划分成a(左)和b(右)两个子系统。子系统a由纯溶剂组成，子系统b由溶液组成。当微分量的溶剂A从纯溶剂渗透图1渗透平衡到溶液时，微分量的A在子系统a中经历的是等压过程，在子系统b中经历的Fig．1Osmoticequilibrium也是等压过程。这种情况类似于节流膨胀过程。由于溶剂A在不同子系统中受到的压力不同，故渗透过程是由两个在不同压力下的等压过程组成的。问题是对于由a和b两个子系统组成的整个封闭系统而言，可否将渗透过程仍视为等压过程呢?对于整个系统，根据热力学第一定律dU=δQ+δW+δW＇p－V式中，δQ代表整个系统从环境吸收的微

8、量热，δWp－V和δW＇分别代表环境对整个系统所做的微量体积功和微量非体积功。由于整个系统是由a和b两个子系