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怀念蔡元培

[交流] 讨论:关于"自由能"概念的困惑

现已走入2008年,首先想对各位斑竹,还有这里的热心网友说新年好,望你们工作生活顺利

今天想问的问题是关于"自由能"概念,我发现这个概念还是蛮重要的.
他的定义是:F=U-TS.
有些书上说:自由能F是衡量系统能量U和熵S竞争态势。
能量和熵怎么会竞争啊?量刚都不一样,怎么会竞争?
系统的内能和温度是两回事吗?
还望各位大虾能不吝惕教,不胜感谢:)

[ Last edited by zt970831 on 2008-1-10 at 16:45 ]
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GrasaVampiro

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zt970831(金币+3,VIP+0):谢谢您的答复!关于热力学第三定律,我学的较少,这次长知识了:)
温度 是 内能的度量,
就像
尺子 是 长度的度量,
这点相信不用讨论了.

首先说,自由能,应当指明,Gibbs自由能(G或者F,以下表为G) 还是 Holmholz自由能(Holmholz最初写为A,但IUPAC推荐写为F,以下表为A)

A=U-TS
G=H-TS=U+pV-TS=A+pV

G的变化是 物理过程(如相变),化学过程(如化学反应)的方向性的 判据
若在一个可能发生的过程前后,
ΔG为负.此过程可以发生
ΔG为正,此过程的逆过程可以发生
ΔG为0,临界态

一下是个人观点,
其实楼主说的自由能问题,是典型以讹传讹的表述不清,不仅国内的书有,国外的书也出此类问题
"自由能是衡量系统能量U和熵S竞争态势"
个人认为应该表述为,
某过程的Gibbs自由能变化ΔG是系统ΔH和系统ΔS的综合(overall)效应,ΔH和-TΔS使得系统向两个相反的方向运动(发展),ΔH和TΔS的竞争可能使得ΔG可正可负,故此过程的方向性可正可逆
而Holmholz自由能是否也有类似表述,我不确定
从此不问江湖事
8楼2008-01-03 18:45:41
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zt970831

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★ ★
csfn(金币+2,VIP+0):thanks~
关于第二个问题:

温度是指用温度计对一个物体的热的程度或冷的程度的度量。
物体的温度反映了物体内部分子运动平均动能的大小。

物体内部大量粒子的无规则运动跟温度直接相关,我们把这种运动叫做热运动,做机械运动的物体具有机械能,物体内部大量做热运动的离子也具有能,这种能叫做内能

可以说温度和内能有关,但不是一回事;在其他条件相同的情况下,温度可以认为是内能的度量。
工作后越来越忙,来论坛时间少了。身体健康,快乐生活!
2楼2008-01-02 19:27:55
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zt970831

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csfn(金币+1,VIP+0):thanks~
自由能方面,我基本没学
个人一点看法

吉布斯自由能改变量,表明状态函数G是体系所具有的在等温等压下做非体积功的能力,这是可逆的。

而熵,是反映自发过程不可逆性的物质状态参量。

是否可以说,自由能越大,熵越小,不可逆的能量损失越小。
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3楼2008-01-02 19:36:54
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flyapple518

银虫 (小有名气)


musi429(金币+1,VIP+0):thanks share~~
我当年的理解:不知道对不对:
U: 内能,既系统的总能量
TS: 系统无法用来做功的能量,从熵的定义来看: S=dQ/dT,所以TS为系统分子由于热运动所具有的热能.
因为热二定律指出:不可能从单一热源吸热做功.换句话说:功能自发转化为热,热无法自发转化为功.这也说明热二定律实际上给出的是时间箭头,熵增的方向就是时间前进的方向。 
那么虽然系统具有这部分能量TS,但无法逆着时间箭头,把热拿来做功.
所以 U-TS 就是系统能拿来做功的能量.故称为"自由"能.
谁能用手心量海水 谁能用天平称山岭
4楼2008-01-03 09:38:06
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