Почему для описания паровых явлений используется парциальное давление, а не химический потенциал?

Я искал основы испарения, кипения, влажности и точки росы, чтобы попытаться понять эти повседневные понятия с помощью точной физики. Я заметил, что для описания этих явлений часто используется «давление паров». Например, испарение [кипение] происходит, когда давление пара жидкости превышает давление пара [общее давление] окружающей среды.

Но разве химический потенциал здесь не является «правильным» понятием, а не давление? В статистическом механизме давление определяет механический компромисс объема между двумя системами, тогда как химический потенциал определяет компромисс между частицами. А при испарении важно то, имеют ли частицы тенденцию улетучиваться из жидкости или оседать в ней. Но давление пара — это конкретная величина, которая измеряется в единицах давления и используется в расчетах.

Так почему же это работает? Является ли это «хаком», потому что вода несжимаема, поэтому ее объем прямо пропорционален числу частиц? Это технически неправильный метод расчета таких вещей, как точка росы, который работает на практике? Или что-то другое?

Давление паров, как вы заметили, является конкретной измеримой величиной. И это часть свободной энергии Гиббса. Их связь ясна, когда вы смотрите на кипение, но помните, что G — это функция состояния, поэтому ссылка всегда существует.

Ответы (1)

Вы правы, что химический потенциал мю "=" ( ∂ г ∂ Н ) Т , п , будучи сопряженной термодинамической переменной с материей, является истинным арбитром того, будет ли материя сдвигать фазы. Если химический потенциал газовой фазы ниже, чем, например, конденсированной фазы, то испарение происходит самопроизвольно.

Но «химический потенциал» общеизвестно расплывчат, а давление паров (имеется в виду не просто любое давление, а конкретно равновесное давление газовой фазы над конденсированной фазой) легче измерить и интуитивно понять, как вы заметили.

«Хак», с которым я знаком, чтобы легко связать эти два понятия, основан на предположении об идеальном газе ( п в "=" р Т ), что обычно разумно, потому что пар обычно разрежен. С г мю "=" − с г Т + в г п (с молярными экстенсивными параметрами), или г мю "=" в г п "=" р Т г п / п при постоянной температуре, мы можем интегрировать, чтобы получить

мю − мю 0 "=" р Т п ⁡ ( п п 0 ) ,
что дает полезное соотношение для газовой фазы.

Возможно, можно получить тот же или аналогичный результат, если предположить, что объемный модуль К → ∞ для конденсированной фазы, как вы описываете, но я не знаком с этим методом. Это дало бы мю − мю 0 "=" в ( п − п 0 ) для конденсированной фазы, как в можно считать постоянным. (Эти соотношения используются, например, при анализе эффекта Пойнтинга .)

Почему для описания паровых явлений используется парциальное давление, а не химический потенциал?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v