化学势的定义

化学势是物理内容丰富的热力学强度量,如果说温度是表征系统能量以热量传递的趋势,压强表征能量以功传递的趋势,那么化学势是表征系统与媒质,或系统相与相之间,或系统组元之间粒子转移的趋势。化学势在处理相变和化学变化的问题时具有重要意义。

扩展资料对于纯组分系统,化学势就等于纯态时摩尔吉布斯自由能;混合系统就是其偏摩尔量。也就是说同样状态下,纯组分系统比混合系统的化学势高,通过这就可以进一步理解为什么渗透压使纯溶剂进入半透膜中的浓溶液,因为两边化学势不相等。化学势也可以理解为物质逃逸趋势的度量,物的变化总朝向化学势低的方向变化。通过化学势也能理解化学平衡中,分子具有很大的浓度或很高的内能,则能高效的参与化学反应,从而解释勒沙特列原理。化学与生物中讨论的化学势都是在粒子数守恒的情况下,而在粒子物理学中存在粒子数不守恒现象。对光子由于粒子数不守恒,因而对粒子数N没有要求,所以光子的化学势为0。可以把物理化学中的自由能换成基态能量,N+1个粒子的基态能量减去N个粒子基态能量就是其化学势。由于费米子遵从不相容原理,每个量子态只能容纳一个粒子,那么T=0K时,其费米能级就是平衡态的化学势。

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