4.1
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Giから混合後のGfへと変化し、部分圧力はpAおよびp Bである。
混合のギブスエネルギーは Gf − Gi 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。
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