熱力學(xué)的基本任務(wù)是告訴我們系統(tǒng)發(fā)生相變或化學(xué)變化（統(tǒng)稱為結(jié)構(gòu)變化）

時，變化的方向和限度； 或者說 系統(tǒng)在一定條件下，可以選擇哪個熱力學(xué)性質(zhì)作

為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。例如系統(tǒng)在恒溫恒壓條件下，可以選擇（也只能選擇）系

統(tǒng)的吉布斯自由能（ G）作為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的 表征 ，即系統(tǒng)處于 G值越小的結(jié)

構(gòu)越穩(wěn)定 ，或者說 系統(tǒng)在恒溫恒壓下的結(jié)構(gòu)變化（相變或化學(xué)變化），總是自發(fā)

的朝著 G值減小的方向進(jìn)行一直到達(dá)最低值，數(shù)學(xué)表達(dá)為：

例如：300K、1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的純水分子系統(tǒng)，若分別是100wt%水蒸氣、50wt%水蒸氣+50wt%液態(tài)水、100wt%水的狀態(tài)，比較三種狀態(tài)下系統(tǒng)的G值大??？

系統(tǒng)在同溫同壓下比較各種不同結(jié)構(gòu)狀態(tài)的G值大小，實際上是比較各種不同結(jié)構(gòu)狀態(tài)的穩(wěn)定性，越穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)G值越小。

顯然，從生活經(jīng)驗上，300K、1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的純水分子系統(tǒng)，100wt%水的狀態(tài)是最穩(wěn)定的，其G值最??；其次是50wt%水蒸氣+50wt%液態(tài)水的狀態(tài)；最不穩(wěn)定的是100wt%水蒸氣，其G值最大。所以可以看到水蒸氣在300K、1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下不斷凝結(jié)成水的相變過程。

熱力學(xué)第零、第一、第二定律聯(lián)合起來，從理論上告訴我們?yōu)槭裁碐可以作為系統(tǒng)在恒溫恒壓下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的表征，或者說，系統(tǒng)在恒溫恒壓下相變或化學(xué)變化，總是自發(fā)的朝著G值減小的方向進(jìn)行一直到達(dá)最低值。

系統(tǒng)恒溫恒壓下的相變或化學(xué)變化是生產(chǎn)實際中碰到的最多的情況，所以，公式1?1所示的G判據(jù)是一般教材討論最多的內(nèi)容。其次是恒溫恒容下的A判據(jù)。其它判據(jù)，如恒熵恒壓下的H判據(jù)，恒熵恒容下的U判據(jù)等等，實際很難碰到，僅有一些理論價值，一般教材極少涉及。

實際工作中如何利用G判據(jù)判定相變或化學(xué)變化的方向和限度呢？這又需要利用G的定義式：

因此利用G判據(jù)判定相變或化學(xué)變化的方向和限度，需要計算相變或化學(xué)變化過程中的?HT,p和?ST,p。?HT,p?即相變熱或化學(xué)反應(yīng)熱（因為是恒壓過程的焓變），其計算可以通過查找相關(guān)熱力學(xué)手冊的基本數(shù)據(jù)（相變熱、標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成焓、標(biāo)準(zhǔn)摩爾燃燒焓、各物質(zhì)的定壓和定容熱容等）、利用赫斯（Hess）定律、基爾霍夫（Kirchhoff）定律進(jìn)行。而?ST,p的計算，則需要查找各物質(zhì)的定壓和定容熱容、標(biāo)準(zhǔn)摩爾熵等基本熱力學(xué)數(shù)據(jù)。

由上可知，利用G判據(jù)判定相變或化學(xué)變化的方向和限度，是一件非常繁瑣的工作。對于化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，則巧妙的利用了“K判據(jù)”。我們僅僅需要了解反應(yīng)系統(tǒng)中比較容易測的各組分的逸度或活度，然后計算“逸度商”或“活度商”，與相應(yīng)的平衡常數(shù)K進(jìn)行大小比較，即可確定反應(yīng)的方向和限度。

對于相變系統(tǒng)，則將G判據(jù)做成圖形——平衡相圖，現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)與平衡相圖進(jìn)行比較，即可確定相變方向和限度。

綜上所述，本課程大家需要了解

（1）??? 如何利用熱零、熱一、熱二定律導(dǎo)出G判據(jù)（以及其它判據(jù)）；

（2）??? 如何計算相變或化學(xué)反應(yīng)熱（其中涉及簡單過程的熱的計算）；

（3）??? 如何計算相變或化學(xué)變化的熵變?（其中涉及熱三定律）；

（4）??? 化學(xué)反應(yīng)K判據(jù)的由來（涉及系統(tǒng)中各組分化學(xué)勢的計算）；如何利用該判據(jù)分析化學(xué)反應(yīng)的方向和限度；

（5）??? 如何利用相圖分析相變的方向和限度（G判據(jù)如何轉(zhuǎn)化為相圖是本教材的一大邏輯空白?。?/p>