
【化】 Gibbs-Duhem relation
auspicious; dexter; lucky; propitious
【計】 giga
cloth; fabric
【建】 cloth
this
【化】 geepound
prevent; shut out; stop
quiet; calm; safe; set
relation; relationship; appertain; bearing; concern; connection; term; tie
【計】 relation
【醫】 rapport; reference; relation; relationship
吉布斯-杜安關系(Gibbs-Duhem relation)是熱力學中描述多組分系統化學勢變化的核心方程。該關系由美國物理化學家約西亞·吉布斯(Josiah Willard Gibbs)與法國科學家皮埃爾·杜安(Pierre Duhem)分别獨立提出,其數學表達式為: $$ sum_{i=1}^N x_i dmu_i = -S dT + V dp $$ 其中,$x_i$為組分$i$的摩爾分數,$mu_i$為化學勢,$S$和$V$分别為系統的熵和體積,$T$和$p$為溫度與壓強。
化學勢的相互約束
方程表明,在恒溫恒壓條件下($dT=0$,$dp=0$),各組分的化學勢變化必須滿足$sum x_i dmu_i=0$。這意味着系統中某一組分的化學勢變化會迫使其他組分發生相應的調整。
溶液理論的基礎
該關系常用于推導理想溶液與非理想溶液的活度系數方程,例如馬古勒斯公式(Margules equation)和範拉爾方程(van Laar equation)。在相平衡分析中,它幫助建立液-氣或液-液兩相的組分分布規律。
吉布斯-杜安關系(Gibbs-Duhem relation)是熱力學中描述多元系統中各組分的化學勢變化關系的核心方程。其核心數學表達式為:
$$ sum_{i=1}^{N} x_i dmu_i = 0 $$
其中:
物理意義:該方程表明,在恒溫恒壓條件下,多元系統中各組分化學勢的變化量與其摩爾分數的乘積之和為零。這意味着各組分的化學勢變化并非完全獨立,而是相互制約的。
應用場景:
推導基礎:基于吉布斯自由能的廣延性質,通過歐拉定理和熱力學基本方程導出。該關系式最早由約西亞·吉布斯(Josiah Gibbs)和皮埃爾·杜安(Pierre Duhem)分别獨立提出,故得此名。
如需更深入的數學推導或具體應用案例,建議參考《物理化學》教材中的溶液熱力學章節,或查閱相關學術文獻。
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