混合の熱力学

混合の熱力学は、一定温度・一定圧力下での理想気体の自発混合時にギブスエネルギーが減少することを記述します。

同じ温度と圧力で、量が N の _A と n_{の B} を持つ2つの理想気体を考えます。その化学ポテンシャルは理想気体のモルギブスエネルギーから導かれます。

総ギブスエネルギーは、混合前のG_iから混合後のG_fへと変化し、部分圧力はp_Aおよび_{p B}である。

混合のギブスエネルギーは G_f − G_i から得られ、任意の気体Jの分圧とモル分率の関係を用いて簡略化されます。

理想気体の場合、定数pでのTに関するGの偏微分はエントロピーのマイナスに等しい。これをギブスエネルギーの混合エネルギーに適用すると、混合のエントロピー変化が得られます。

モル分数が1未満であるため、対数項は負であるため、混合は自発的であり、混合のギブスエネルギーは負、混合のエントロピーは正のものとなります。

ΔG = ΔH − TΔSから、混合のエンタルピーはゼロとなります。異なる相互作用と似相互作用は類似しているため、混合してもエンタルピーは変わりません。