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  • 為什么能量越低越穩(wěn)定?從熱力學(xué),動(dòng)力學(xué)角度解釋.

    為什么能量越低越穩(wěn)定?從熱力學(xué),動(dòng)力學(xué)角度解釋.
    其他人氣:955 ℃時(shí)間:2020-04-13 15:23:40
    優(yōu)質(zhì)解答
    能量越低越穩(wěn)定這句話非常常見(jiàn),卻很不準(zhǔn)確.只能用于初學(xué)者簡(jiǎn)單理解,如想真正搞清楚,并在各種情況下都能正確運(yùn)用,僅靠自己想象是很難的.
    首先,句子沒(méi)有明確的主語(yǔ),被省去的主體是一個(gè)物體或系統(tǒng)(包括反應(yīng)物和生成物構(gòu)成的系統(tǒng)),而不是不同的物體或系統(tǒng)間的比較.為簡(jiǎn)明,以下一個(gè)物體或系統(tǒng)均簡(jiǎn)稱(chēng)為系統(tǒng).
    第二,系統(tǒng)的能量越低越穩(wěn)定中的能量一詞含糊其辭,沒(méi)有說(shuō)清到底是什么能量.這里的能量通常是采用吉布斯自由能G,或亥姆霍茲自由能F,但必須同時(shí)指出使用條件.準(zhǔn)確的說(shuō)法是:在一定溫度和壓強(qiáng)下,系統(tǒng)的吉布斯自由能越低越穩(wěn)定.或一定溫度和體積下,系統(tǒng)的亥姆霍茲自由能越低越穩(wěn)定.如果將這里的能量理解為大家最熟悉的內(nèi)能,或動(dòng)能,或其它能量,或若干形式能量的總和,系統(tǒng)的能量越低越穩(wěn)定這一表述都是錯(cuò)誤的.由于G和F都不是客觀存在的能量,而是人為定義的抽象能量,因此這句話中的能量一詞初學(xué)者是很難捉摸的.
    化學(xué)中常常將等溫等壓下的放熱反應(yīng)理解為反應(yīng)后系統(tǒng)能量降低,這里的能量意指焓H,焓也是一種抽象能量.能不能說(shuō)一定溫度和壓強(qiáng)下,焓越低越穩(wěn)定,也就是放熱反應(yīng)一定可以進(jìn)行呢?這也是一種錯(cuò)誤的理解,只能說(shuō)一定溫度和壓強(qiáng)下,G越低越穩(wěn)定,G減小的反應(yīng)一定可以發(fā)生.
    由上可見(jiàn)能量必須明確是何種能量,所謂的能量越低越穩(wěn)定才有意義.而初等化學(xué)尤其是中學(xué)化學(xué)不可能搞得如此復(fù)雜,因此才有一般所見(jiàn)的含糊其辭的說(shuō)法.
    以上內(nèi)容旨在讓樓主搞清楚能量越低越穩(wěn)定這句話的確切含義.以下才可能從熱力學(xué)角度去進(jìn)一步理解其原因(熵增加原理在等溫等壓過(guò)程或等溫等容過(guò)程的應(yīng)用),否則必然是一筆糊涂賬.另外要指出的是,這一命題完全是熱力學(xué)問(wèn)題,與動(dòng)力學(xué)無(wú)關(guān).
    如果樓主是中學(xué)生,沒(méi)有學(xué)過(guò)G和F的話,建議暫不必深糾,搞清常見(jiàn)的例子就可以了.
    如是大學(xué)生建議在上文的基礎(chǔ)上,仔細(xì)閱讀教材.如遇困難歡迎進(jìn)一步提出.
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