水从固体(冰)到液体的相变

H2O (s)→H2O(左)

这个反应是正的,因为冰的融化需要热量。的反应是正的因为液态的水分子比锁定在固态冰晶格中的水分子有更高的自由度。

由于吉布斯自由能按ΔG = ΔH - TΔS式计算,当温度为零时ΔG > 0,因为如果T=0则ΔG = ΔH。这是有道理的:冰不会在很低的温度下自动融化。

随着气温的升高,ΔH和TΔS的数量级会非常接近,直到某个温度ΔH = TΔS。此时,ΔG = 0,反应达到平衡。当然,这个温度是0°C (273.16 K),此时冰和液态水处于平衡状态。

一旦温度增加超过平衡温度ΔH < TΔS,则ΔG < 0。这也说得通:当温度高于0°C时,冰会自动融化。

铁的生锈

铁的生锈是铁与氧反应生成氧化铁:

4 Fe + 3 O2——> 2菲2O3.

这个反应是负的,因为反应放出热量。的由于分子数量减少(箭头左侧共有7个分子,而箭头右侧共有2个分子),所以反应是负的。

由于吉布斯自由能公式ΔG = ΔH - TΔS,在低温下ΔG > 0,因为ΔH < TΔS。随着气温的升高,ΔH和TΔS的数量级会非常接近,直到某个温度ΔH = TΔS。此时,ΔG = 0,反应达到平衡。

一旦温度增加超过平衡温度ΔH > TΔS,则ΔG > 0。在足够高的温度下,反应不再是自发的。

Baidu