深入认识电化学势及电化学势判据

摘要 从电化学势和热力学第二定律的关系入手,导出了基于电化学势的电化学过程方向判据,即从热力学第二定律的高度对电化学势判据进行了再认识,避免了直接把热力学第二定律Gibbs判据中的化学势改为电化学势去说明问题的错误做法,澄清了电化学系统只有可逆过程而无平衡状态的错误概念,并在此基础上对相关的电化学问题进行了讨论,说明了电化学势概念在电化学基础理论中的重要性。     

热力学变化过程方向的完整判据

目前物理化学教科书中的自发过程方向与限度判据,只能对常见自发过程作判断,不能对含有非体积功的各类过程做出判断。笔者从热力学第二定律的理论基础克劳修斯不等式入手,通过自发变化熵判据的演绎过程,找到了3个判据不完整性的原因所在,给出了完整方向性判据的解决方案。应用表明,完整的方向与限度判据可适用于各类热力学变化过程。     

关于球形小液滴热力学公式及其气液平衡条件的讨论

依据热力学第一和第二定律,从不同角度导出了球形小液滴的热力学基本公式。明确指出公式中的压力为液体相的压力,不是气相压力。分别用熵判据和Gibbs自由能判据证明了小液滴的气液相平衡条件为物质在两体相的化学势相等。强调指出:相平衡条件具有普适性,与是否为孤立体系或封闭体系及其类型无关,不仅适于球形液滴,对其他形状的液体也适用。对文献中存在的相关问题进行了较详细的讨论,澄清了一些容易模糊的认识。     

物理化学在线课程教学设计与实践——以热力学第二定律与卡诺热机为例*

提出在线课程应立足于对线下课堂教学内容的疏导、梳理、凝练和升华,并以“热力学第二定律与卡诺热机”在线课程为例进行介绍。采用问题链形式引导学生从卡诺热机推导热力学第二定律数学表达式,阐明了卡诺热机在热力学第二定律形成过程中的重要作用和地位,强调了卡诺对于热力学的重要贡献,培养了学生探究精神和学科素养。为在线课程提供了教学案例和设计思路。     

测氢扩散系数的电化学交流法研究

应用电化学交流法测定氢在纯铁中的扩散系数 .证明对电解氢在试样中的非稳态扩散 ,按菲克第二定律所设定的边界条件符合实际扩散行为 ,并论证了该方法的可行性     

升高温度会有利于放热反应正向进行吗?——谈谈反应方向的熵判据和自由能判据

热力学第二定律可以表述为或者(1)式对一个过程能否自发进行提供了一个判据(熵判据)。△S-∑(δQ)/T>0表示过程不可逆;△S-∑(δQ)/T=0表示过程可逆或体系到     

有关热力学自发过程及热力学判据的一些看法

“什么是热力学自发过程?”“等温等压条件下以吉布斯自由能下降(△G_(T、P)<0)作为自发过程的判据,是否需要非膨胀功为零(W′=0)作为前提条件?”“热力学的判据究竟是如何推导而来的?”……这些问题是许多学生学习物理化学热力学第二定律时十分关注的问题。现有的各     

如何理解热力学基本方程dG=-SdT+Vdp的适用条件*

从热力学第一定律和热力学第二定律出发推导了热力学基本方程dG=-SdT+Vdp;然后围绕 dG=-SdT+Vdp的适用条件做细致分析,分别从简单pVT变化、相变化和化学变化等3个方面着手,逐一举例并详细解题、分析,探讨对该公式的应用条件,得出相应的结论。为学生在热力学基本方程应用过程中的问题提供新思路。     

熵教学中的几点体会

结合教材、文献与教学的体会,对熵判据、温熵图和理想气体混合熵变计算等知识点作简单论述,以帮助初学热力学第二定律的学生更好地理解熵判据、温熵图的含义及其应用计算。     

电化学教学中的几个问题

物理化学课程中的电化学一章占有很重要的地位。电化学和热力学有着密切的联系,在热力学诸章中所学的材料在电化学中应用得很多。在另一方面,电化学的应用也是非常广泛的,除去它在工业上的各种应用,还要碰着电解质的离解和平衡,这些在无机化学和分析化学中都已经碰到,但是却没有系统化地深入学习的。在新兴的电极反应中更牵涉到动力学和其他方面,又和腐蚀问题介绍了理论基础。教好物理化学中的电化学是有重大意义的。     

乙腈溶液中亚硝酸苄(醇)酯系列化合物NO化学亲和势的测定

本文选取10个取代的亚硝酸苄(醇)酯化合物, 通过滴定量热和电化学方法, 结合热力学循环, 研究了其在乙腈溶液中的NO化学亲和势, 即O—NO键的均裂能和异裂能.     

电化学储能基本问题综述

储能是能源、信息、交通、医疗、航空航天、先进制造、先进装备、国家安全等领域的关键支撑技术. 电化学储能技术应用广泛,不断发展. 本文小结了电化学储能技术中的储能原理、技术指标、技术成熟度. 从基础科学的角度,主要以锂离子电池为例,简述了电化学储能器件中非传统电化学问题,包括热力学、动力学、尺寸效应、非对称体系、非对称充放电反应路径、表面现象、混合离子输运、固态电池等. 最后,对未来的电化学储能技术的发展提出了个人的理解.     

利用前沿研究提高物理化学的教学效果

物理化学课程中抽象的概念、大量的公式以及结论的经典性容易给学生造成授课内容远离前沿研究的错觉。可以在授课过程中将前沿研究与课程内容相结合来改革物理化学教学。主要的实例包括：（1）利用△G判据分析利用水分解反应制取氢气的热力学要求;（2）利用离子互吸理论和双电层理论解释纳米孔的离子选择性;（3）基于化学势和电化学势的概念来推导浓差电池的电动势。通过揭示物理化学基本原理对上述前沿研究的指导作用来拓宽学生的视野,培养学生的学习兴趣,从而改善了课程的教学效果。     

关于热力学平衡判据的一些看法

根据热力学第二定律来判断系统的平衡态时,常用的判据有三个:熵判据、亥姆霍兹函数判据(最小亥姆霍兹函数原则)和吉布斯函数判据(最小吉布斯函数原则)。由于后两个判据可以看成是熵判据的推论,需要加以讨论的就是一个熵判据。在现行物理化学教材中,由于导出熵判据时未把“可逆过程”与“平衡态”这两个     

对熵的教学问题的补充意见

对热力学第二定律的教学问题,笔者在前年曾发表了一些意见。读了列文和徐光宪先生的二文,更感到兴趣。因之也想再发表一些粗浅的补充意见。首先,为什么学生对热力学第二定律会感到困难呢?我觉得主要是因为对第二定律解决什么问题,和熵这一概念如何能解决这些问题,没有很突出而明晰地明确起来。因之觉得熵达一概念很神密,而感到困难。如果将这些问题搞清楚,可能对第二定律的了解和应用有所帮助。     

纯物质挥发能力评估的热力学分析

一个大气压下的沸点和特定温度下的饱和蒸气压常用来评估纯物质的挥发能力,但仍缺乏这2个指标为什么能够进行挥发能力评估的热力学分析。以纯液体为对象,依据热力学第二定律,建立热力学模型,对沸点和饱和蒸气压评估纯物质挥发能力的热力学本质进行了分析。同时,对在一个大气压和沸腾温度下的摩尔蒸发焓能否作为纯物质挥发能力的判据进行了热力学分析。分析表明,摩尔蒸发焓可以作为纯物质挥发能力的新评估标准。摩尔蒸发焓越小,则纯物质越容易挥发,反之亦然。     

关于教材中热力学第二定律的若干逻辑问题

指出了一些物理化学教材在叙述热力学第二定律时存在的若干逻辑问题,表明它们违反了逻辑学中的同一律、不矛盾律和充足理由律。并从历史的角度简述了Carnot循环和Carnot机效率公式的由来。     

热力学第二定律之熵判据辨析

势力学第二定律的核心内容熵判据有多种形式,应用时常易造成混淆。在对熵判据多种形式的讨论基础上指出,熵判据原本只用于判断过程是否可逆,只有对隔离系统中的过程以及大隔离系统中的总过程,熵判据才可用于判断其能否自发。     

学习运用唯物辩证法指导自然科学理论研究——兼评“公理式热力学”

读了《化学通报》1974年第2和第5期刊载关于热力学第二定律的三篇文章,很受启发,感到这确是值得讨论的问题。这里,试谈我们对于《热力学第二定律从物理说法导出数学说法》一文(以下简称《说法》)的看法,来共同讨论。《说法》一文向我们介绍了“公理式热力学”在热力学第二定律方面的主要内容,并认为这一“导出”工作“推进宏观的热力学第二定律到完善阶段”。其实,这种“导出”工作只是用逻辑推理的方法,把“物理说法”的物理内容抽去,使剩下“几何学中公理的形式”,即“数学说法”。这是“公理式热力学”的要求。该文那样说,实际上就是说,“公理式热力学”是宏观的热力学的完善阶段。这种观点我们认为有认真讨论的必要。     

电动势形成机理和电极电势的含义

热力学定律应用到电化学体系,使我们能够建立电化学体系中的电能和化学能之间的定量关系。但是,作为研究宏观规律的热力学,不可能指出化学能转变为电能的机理;构成电动势值的各个部分以及电极电势的性质。