Значение ХИМИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ в Большой советской энциклопедии, БСЭ

ХИМИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ

потенциал (m i ), термодинамическая функция, применяемая при описании состояния систем с переменным числом частиц. В случае системы, состоящей из i компонентов, Х. 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 постоянных объёме V , энтропии S и количествах молей каждого из остальных компонентов nj ( j ¹ i ). В общем случае Х. п. может быть определён как приращение любого из остальных потенциалов термодинамических системы при различных постоянных параметрах: гиббсовой энергии G - при постоянных давлении р , температуре Т и nj ; гельмгольцевой энергии А - при постоянных V , Т и nj ; энтальпии Н - при постоянных S , р и nj . Таким образом:

(1)

Х. и. зависит как от концентрации данного компонента, так и от вида и концентрации др. компонентов системы (фазы). Только в простейшем случае - смеси идеальных газов - m i зависит лишь от концентрации рассматриваемого компонента и от температуры:

m i m i 0+ RT In pi ,

где pi - парциальное давление компонента i в смеси, R - газовая постоянная , m i 0 - значение m i при pi 1 атм . Для смеси неидеальных газов в равенстве (2) должна стоять фугитивность этого компонента. Х. п. характеризует способность рассматриваемого компонента к выходу из данной фазы (путём испарения, растворения, кристаллизации, химического взаимодействия и т.д.). В многофазных (гетерогенных) системах переход данного компонента может происходить самопроизвольно только из фазы, в которой его Х. п. больше, в фазу, для которой его Х. п. меньше. Такой переход сопровождается уменьшением Х. п. этого компонента в 1-й фазе и увеличением во 2-й. В результате разность между Х. п. данного компонента в этих двух фазах уменьшается и при достижении равновесия Х. п. компонента становится одинаковым в обеих фазах. В любой равновесной гетерогенной системе Х. п. каждого компонента одинаков во всех фазах.

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

Из условий термодинамического равновесия систем, в которых возможны химические реакции, фазовые переходы и др. процессы перераспределения частиц, и уравнения, учитывающего баланс частиц, вытекают важнейшие термодинамические 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.

Х. 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 ). Х. п. вырожденного газа электронов ( ферми-газа ) тождественно совпадает с граничной ферми энергией .

Х. 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.

Большая советская энциклопедия, БСЭ.