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简明物理化学 · 第二章 热力学第二定律:过程为何有方向 · 让方向判据适配化学实验条件

Gibbs 函数:把体系与环境的熵账合并

在恒温恒压且不做非体积功的条件下,自发变化对应 ΔG<0,平衡对应 ΔG=0。

G=H−TS 不是“又一种能量”,而是把能量变化和熵约束折叠到一个适合恒温恒压条件的函数中。ΔH 给出能量趋势,ΔS 给出可实现状态数的趋势,温度决定二者如何权衡;所以不能只凭“放热”或“熵增”一句话就草率判断所有条件下的自发性。

开始自测

学完要会什么

能在恒温恒压条件下使用 ΔG=ΔH−TΔS 判断方向,并解释温度为何能改变判断。

做题前先检查

  • 先明确题目研究的对象与符号,避免把“Gibbs 函数:把体系与环境的熵账合并”和相近概念混用。
  • 需要计算时,先确认本页的核心公式或定义:G = H − TS。
  • 最后复核一个高频易错点:忽略 ΔG 判据的条件。。

先回忆,再看答案

用三个问题检查是否真的理解

1. “Gibbs 函数:把体系与环境的熵账合并”最先要辨认的对象是什么?

提示:先回到一句话理解。

2. 使用结论前要检查什么?

提示:对象、条件、符号。

3. 完成后最值得复核的易错点是什么?

提示:从本页易错点中找。

跟着做一个小例子

不急着背四种符号组合,先问温度项

某过程 ΔH>0、ΔS>0。在恒温恒压下,何时可能自发?

  1. 1

    写判据

    ΔG=ΔH−TΔS。

  2. 2

    看两项竞争

    ΔH>0 不利于自发,−TΔS<0 有利于自发。

  3. 3

    得出温度条件

    当 T>ΔH/ΔS 时,负的熵项可超过正的焓项,ΔG<0。

这题要带走的结论: 符号组合只是起点;决定性问题是温度下两项的相对大小。

关键公式

  • (恒温)
  • (T、p、W′=0)

常见易错点

  • 忽略 ΔG 判据的条件。
  • 把 ΔG<0 直接当作“反应很快”。