自由能与自发性

逸度(fugacity)

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逸度是真实气体的「有效压强」——也就是:要让它表现得像一种完美的理想气体、却又恰好保持同样的逃逸倾向,它本该具有的那个压强。真实气体,尤其在被狠狠压缩或冷却时,并不完全遵守那套整洁的理想气体规则,因为它的分子彼此吸引、相互推搡。逸度就是那个老实的修正,让你照样能继续使用优雅的理想气体公式。

确切地说,逸度是你必须拿来替换真实压强的那个「类压强」量,好让气体化学势的简单表达式对真实气体依旧成立。它的名字源自一个意为「易逝」或「想要逃走」的拉丁词根,因为它衡量的正是某物质的逃逸倾向。逸度与实际压强之比,称为逸度系数,告诉你气体偏离理想行为有多远——对完美气体它等于一。

它为什么重要:逸度让所有为理想气体打造的整洁热力学机器,得以挪用到工业、深井和高压化学中那些不那么听话的真实气体上。一句老实话:它是一个算出来的、依赖模型的量,并不是你从压力表上直接读到的东西——而它在液体和溶液里的表亲「活度」,则对混合物里的浓度扮演着同样的修正角色。

1 bar 下的氮气,其逸度几乎就等于 1 bar——近乎理想。把它压到几百 bar,逸度便明显偏离表压,这正是高压合成氨工厂必须用逸度、而非生压强来核算的原因。

接近理想时,逸度≈压强;在极端条件下,两者分道扬镳。

逸度的单位是压强,但它并不是你能用气压计测出的那种压强——它是一个热力学上的替身。这个概念由路易斯(G. N. Lewis)提出,他也给了我们溶液里与之对应的「活度」。

又称
effective pressurecorrected pressure有效压强有效壓強