混合的热力学原理

混合热力学描述了理想气体在恒定温度和压力下自发混合过程中吉布斯能的降低。

考虑两种理想气体 A 和 B，其物质的量分别为 n_A 和 n_B，处于相同的温度和压力下。它们的化学势可由理想气体的摩尔吉布斯能得出。

混合前后的总吉布斯能由混合前的 G_i 变为混合后的 G_f，分压分别为 p_A 和 p_B。

混合吉布斯自由能由G_f 减去 G_i 得到，并利用任意气体 J 的分压与摩尔分数之间的关系进行简化。

对于理想气体，吉布斯自由能 G 在恒定压强 p 下对温度 T 的偏导数等于负的熵。将此关系应用于混合吉布斯自由能，可得到混合熵变。

由于摩尔分数小于1，对数项为负值，因此混合过程是自发的，混合吉布斯能为负，混合熵为正。

由 ΔG = ΔH − TΔS 可知，混合焓变为零。由于异类分子间作用力与同类分子间作用力相似，混合过程不改变焓。