【物化干货】第06期：热三律及热力学方程式

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深入理解热力学的世界，让我们一起探索第06期的物化干货——热力学的三大定律和基本方程。

首先，让我们聚焦于热力学第三定律的基石——纯物质在绝对零度下的完美晶体熵，它揭示了自然界的基本秩序，即S*（0K，完美晶体）= 0。熵变的计算，通过著名的能量斯特热定理，它以第三定律为基准，为我们揭示了标准摩尔反应熵的计算法则，熵变的正负决定了过程的方向：ΔS>0意味着不可逆，ΔS=0代表平衡，而ΔS<0则宣告着过程的不可能性。

接着，我们转向两个重要的潜在能函数：玄姆霍兹函数（Helmholtz）和吉布斯函数（Gibbs），它们分别是A=U-TS和G=H-TS，分别刻画了恒温恒容和恒温恒压下的系统变化。系统的变化能力，通过△A和△G得以量化，这涉及到标准摩尔生成吉布斯函数，以及各种条件下的函数转换。

热力学的基本方程是整个理论的框架，U、S、H、A、G作为核心函数，它们在能量衡算和过程判断中发挥着关键作用。麦克斯韦关系式的存在，如同一条无形的桥梁，连接着这些基本函数，展现出它们之间的微妙联系。对于封闭系统中的可逆过程，特别是无相变和化学平衡的场景，热力学基本方程如鱼得水，它能帮助我们计算恒温下的pVT变化，以及状态函数的偏导数关系，比如吉布斯-亥姆霍兹方程的运用。

当我们讨论理想气体时，克拉佩龙方程和克-克方程揭示了热力学能与温度的紧密关系，特别是蒸气压与温度的关系，这在实际应用中具有广泛价值。然而，需要注意的是，dG= -SdT + Vdp的公式仅适用于封闭体系的可逆过程，比如水转变为冰，由于其不可逆性，这个公式并不适用，因此，声称在-5℃下dG=0是错误的。

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