吉布斯自由能计算公式

发布网友发布时间：2024-09-17 02:22

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吉布斯自由能又叫吉布斯函数，（英Gibbs free energy,Gibbs energy or Gibbs function; also known as free enthalpy）是热力学中一个重要的参量，常用G表示。
它的定义是
G = U − TS + pV = H − TS，
其中U是系统的内能，T是温度(绝对温度，K)，S是熵，p是压强，V是体积，H是焓。
吉布斯自由能的微分形式是
dG = − SdT + Vdp + μdN
其中μ是化学势，也就是说每个粒子的平均吉布斯自由能等于化学势。
补充
ΔG=ΔH－TΔS （Kj/mol)G叫做吉布斯自由能。因为H、T、S均为状态函数，所以G为状态函数。
1876年美国著名数学物理学家，数学化学家吉布斯在康涅狄格科学院学报上发表了奠定化学热力学基础的经典之作《论非均相物体的平衡》的一部分。1878年他完成了第二部分。这一长达三百余页的论文被认为是化学史上较重要的论文之一，其中提出了吉布斯自由能，化学势等概念，阐明了化学平衡、相平衡、表面吸附等现象的本质。
任何体系内发生的相变化或者化学反应，必定是一个自发进行的不可逆过程。根据热力学第二定律，这个过程发生的结果必定是使得体系的熵值增大。而吉布斯自由能判据就是这个熵判据的在恒温恒压条件下一种常用的特殊形式。对于一个不处于平衡态的任意封闭体系而言，它与环境存在着能量交换。这种非绝热的特使得外界的能量输入对反应体系内熵值的影响不能忽略，因此判断反应是否自发进行的时候，我们需要将反应体系与环境一起作为一个总体进行熵值的计算，再用总熵的变化量判断反应进行的方向。
吉布斯是这个家族的第七代，他生于康涅狄格州的纽黑文，父亲是耶鲁大学神学院的教授，少时入霍普金斯学校学习，被同学描述为腼腆而孤独。1854年入耶鲁学院学习。并于1858年以很优秀的成绩毕业，并在数学和拉丁文方面获奖。1863年吉布斯以使用几何方法进行齿轮设计的论文在耶鲁学院获得工程学博士学位，这也使他成为美国的一个工程学博士。随后留校任拉丁文助教两年，自然哲学助教一年。1866年吉布斯前往欧洲留学，分别在巴黎、柏林、海德堡各学习一年，卡尔·魏尔施特拉斯、基尔霍夫、克劳修斯和亥姆霍兹等大师开设的课程让他受益匪浅。1869年留学三年的吉布斯回到美国继续任助教，这三年也是他一生中惟一离开纽黑文的三年。