혼합의 열역학

혼합의 열역학은 일정한 온도와 압력에서 이상적인 기체가 자발적으로 혼합될 때 깁스 에너지가 감소하는 현상을 설명합니다.

같은 온도와 압력에서 양 N_A 와 n_B 인 두 이상기체를 생각해 봅시다. 이들의 화학 퍼텐셜은 이상기체의 몰 깁스 에너지에서 도출됩니다.

총 깁스 에너지는 혼합 전 G_i에서 혼합 후 G_f로 변하며, 부분 압력은 p_A와 _{p B}입니다.

혼합의 깁스 에너지는 G_{f-G i} 값에서 얻어지며, 임의의 기체 J의 부분압과 몰 분율 간의 관계를 이용해 단순화합니다.

이상적인 기체에 대해, 상수 p에서 T에 대한 G의 편미분은 엔트로피의 마이너스와 같다. 이를 혼합의 깁스 에너지에 적용하면 혼합의 엔트로피 변화가 나옵니다.

몰 분수가 1보다 작기 때문에 로그 항은 음수이므로 혼합은 자발적이며, 혼합의 깁스 에너지는 음수이며 혼합의 양의 엔트로피를 가진다.

ΔG = ΔH − TΔS에서 혼합 엔탈피는 0이다. 유사 상호작용과 유사 상호작용이 다르기 때문에 혼합은 엔탈피를 바꾸지 않습니다.