理想气体混合熵
求混合过程的熵变,原则是把混合前的每种气体看成子体系,混合后的体系为总体系,总体系的混合熵等于各子体系混合熵变之和,ΔS总=ΣΔS子。 为了讨论方便,我们先看两种理想气体的混合过程。
设有两种气体A(g)、B(g。混合前各自的状态为A(g)(nA,pA,VA,TA) 和B(g)(nB,pB,VB,TB)。
抽开隔板,开始混合,混合后的总体系,其状态(终态)为n=nA+nB, V=VA+VB 。现在还有T 和p 不知道。
先求T 。一般混合,可以看成绝热过程,即AB 只是互相交换能量,而与环境没有能量(热量)的交换。所以,A 气体放的热量,等于B 气体吸收的热量,反之亦然。
设混合后的体系的温度为T 。
求出T
之后,据,可以计算出混合后总体系的压强。求出总压强之后,再根据分压定律,求出气体A 和B 在总体系中的分压强PA ’,和PB’
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现在就可以求混合熵了:
从此式中,可以看出,二组分理想气体的混合熵,是各自pVT 变化熵的加和。
特别是,化学反应中的混合,常常是等温等压条件下的混合,即混合前后子体系与总体系的温度和压强均不发生变化,这种情况下求混合熵就更简单。
式中(A 气体的体积分数)在定压条件下等于A 气体的摩尔分数yB 所以,若有k 种理想B 气体定温定压混合,过程的混合熵为