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2007.04.23 21:07
Pure element에서 G의 의미.
(*.223.157.156) 조회 수 22985 추천 수 114 댓글 7
Chemical potential에 대한 수업을 할 때,
ui = (aG/ani)T, P,...으로 정의를 했습니다.
또한, 그 의미는 i번째 component를 시스템에 넣었을 때, G값의 변화량을 1몰당으로 환산한 값이라고 합니다.
물론, 그 물질이 무엇이냐 따라 깁스에너지 량이 증가하여 시스템이 불안정해질 수도 있고
깁스에너지 량이 감소하여 시스템이 안정해질 수도 있습니다.
그렇다면, Pure element에서 깁스에너지의 변화량은 어떻게 될까요?
예를 들어, 수소(H2)기체가 용기 내에 있는데, 1mol의 수소기체를 더 넣어주면 깁스에너지가 증가할것인가? 감소할 것인가? 하는 것입니다.
그 물질의 Gm(molar gibbs energy)가 그 답이라고 들었는데, 그렇다면 물질에 따라 감소할 수도, 증가할 수도 있는것인가요?
그러니깐, 질문을 정리하면, A-gas 가 들어있는 용기에 A-gas를 첨가하였을 때 깁스에너지 변화량이 어떻게 되느냐하는 것입니다.
여러분들의 답변 기다려요.ㅋㅋ
ui = (aG/ani)T, P,...으로 정의를 했습니다.
또한, 그 의미는 i번째 component를 시스템에 넣었을 때, G값의 변화량을 1몰당으로 환산한 값이라고 합니다.
물론, 그 물질이 무엇이냐 따라 깁스에너지 량이 증가하여 시스템이 불안정해질 수도 있고
깁스에너지 량이 감소하여 시스템이 안정해질 수도 있습니다.
그렇다면, Pure element에서 깁스에너지의 변화량은 어떻게 될까요?
예를 들어, 수소(H2)기체가 용기 내에 있는데, 1mol의 수소기체를 더 넣어주면 깁스에너지가 증가할것인가? 감소할 것인가? 하는 것입니다.
그 물질의 Gm(molar gibbs energy)가 그 답이라고 들었는데, 그렇다면 물질에 따라 감소할 수도, 증가할 수도 있는것인가요?
그러니깐, 질문을 정리하면, A-gas 가 들어있는 용기에 A-gas를 첨가하였을 때 깁스에너지 변화량이 어떻게 되느냐하는 것입니다.
여러분들의 답변 기다려요.ㅋㅋ
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조금 다르게 생각해봤습니다. 일단 깁스 프리에너지는 constant T, P에서의 반응에서 구할 수 있습니다. 25도 씨에서 standard molar Gibbs free energy of formation을 생각해보면
수소기체의 경우 그 값이 0입니다. 한마디로 그것이 constant T,P에서 가장 안정한 상태라는 것이죠
따라서 H2 + H2 >> 2H2 로 반응식을 나타낼 수 있다고 하면 2*G(H2)-G(H2)-G(H2) = 0
그렇다면 동훈이가 말했던 답과는 다르게 나오네요...
위 반응식에 문제가 있는 것인가요? 저는 0이 맞다고 생각되네요.
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현민이 형 말처럼, V가 일정한 상태라면 분자간의 충돌이 심해질테니, 불안정해질 것이라는 추측이 맞겠지만, ui = (aG/ani)T, P,... 정의에서 알 수 있듯이 T, P가 constant이므로 V 변화가 자유로운 상태가 아닐까요?
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그리고 지호 말을 잘 생각해보니까.
1mo A에서 (+1mol A 추가) - > 2mo A 가 되었다면, system 깁스에너지 변화량은
2*G(A) - G(A) - G(A) = 0 이 아니라, 2*G(A) - G(A) = G(A)(즉, A의 molar gibbs energy)인거 같은데..(system 나중의 깁스에너지에서 처음의 깁스에너지 뺀거니까)
물론, 지호 말대로, 수소 기체의 경우는 standard state에서 그 값이 0이 되므로, 깁스에너지에 아무 변화가 없다고 생각합니다.
그러나 임의의 물질에 대해서 생각해본다면 case by case로 증가 또는 감소하지 않을까요??? -
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음, 저는 좀 일반적인 경우에 대해 생각을 한건데,
chemical potential만 가지고 생각하려면 교수님이 말씀하셨던 것 처럼
계에 거~~~의 영향을 미치지 않을 정도의 적은 양을 집어넣어야 하는거 아닌가요;;
동훈학생-_-의 말처럼 1mol을 집어넣는 경우는 웬만해서는 const P를 용기 내에서 만족하기
어려울 것 같은데요(물론 그 용기가 엄청 크다면 말이 맞지만)
그런 측면에서 보면 제 생각에도 같은 원소끼리 섞는 경우에 대해서는 ΔG가 0이라고 생각합니다 -
?
A, B가 섞이기 전 -> 섞인 후. 만약 이 과정이 자발적으로 일어난 것이라면 ΔG < 0 이 될 것 입니다.
하지만 A, A처럼 같은 것이 섞이는 경우라면 이미 평형상태에 도달한 것이기 때문에 ΔG=0 이라고 생각합니다. 예전에 A gas, A gas가 섞일 때 전 후에 net change가 없기 때문에 ΔS=0인 것과 비슷한 것 같은데요. -
?
그렇네요. ΔG=ΔH -TΔS에서, ΔH, ΔS 가 둘 다 0이 되니깐,
ΔG=0이 된다고 생각해요.
답변들 감사합니다.
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그 이유는 Gas phase 에서의 Gibbs Energy를 생각할 때는 압력 term을 고려해야하는데
Condensed material의 경우는 압력 term이 Gibbs Energy에 미치는 영향이 매우 작아서
무시할 수 있는거니까 아무래도 구분해야 할 것 같네요.
우선 정성적으로 생각해보면, G=U+PV-ST에서,
첫번째 Gas phase를 살펴보기로 하죠.
부피가 일정한 용기에 어떤 물질이 더해지면 복잡도가 증가해 순간적으로
엔트로피가 증가합니다. 또한 분자간 충돌이 증가하기 때문에 내부 에너지도, 압력도 모두 증가합니다.
rough 하게 추론해 보면, 모든 variable들이 같은 비율로 증가한다고 했을 때,
(아마 U도 2배로, P도 두배로, 엔트로피는....;; 계산을 안해봐서 모르겠지만 2배로 볼 수 있겠죠?)
두 term 이 증가하고 한 term이 - 부호로서 감소하기 때문에 전체적인 G값은 증가(ΔG>0)할것입니다.
G값이 증가한다는 것은 안정한 상태가 되는 것은 아니라는 뜻이겠지요.
(물론 같은 element를 추가한다고 했기때문에 반응가능성은 생각하지 않았습니다. 이하 마찬가지.)
두번쨰는 Condensed phase인데, 이 경우는 좀 복잡하군요.
우선 solution이나 solid에서 엔트로피, 내부에너지 계산하는 법을 잘 모르겠고
(배웠는데 저만 모르는거면 누가 밑에 댓글 좀 달아주세요 ㅠㅠ)
엔탈피 변화를 통해서 Gibbs Energy 변화를 바로 prediction해야겠군요.
아, 방금 든 생각인데,
solution과 solid는 같은 부피 안에 더 넣어주기 힘들겠군요.
-_- 이상입니다.
(더 넣어주려면 엄청난 외부에너지가 가해질테니까 그만큼 내부 에너지도 증가할테고,
그러면 당연히 G 증가를 초래해서 불안정해지겠군요 ㅋㅋ)