天体物理学家的大气化学：任意 C/O 下的自洽形式体系与解析解

我们提出了一种自洽的形式体系，用于从天体物理学家的视角计算和理解系外行星的大气化学。从热力学第一定律出发，我们论证了 van't Hoff 方程（描述平衡常数）、Arrhenius 方程（描述速率系数）以及与 Gibbs 自由能（最小化、重定标）相关的步骤具有共同的物理和数学起源。我们澄清了与平衡常数相关的一个歧义，该常数用于关联正逆速率系数，并重申了其两种定义。必然地，其中一个平衡常数必须无量纲且等于涉及 Gibbs 自由能的指数函数，而另一个则是速率系数之比，因此必须具有物理单位。我们论证了 Arrhenius 方程具有比先前所述更一般的函数形式，而无需诉诸于拼凑特设的函数形式。最后，我们推导了处于平衡态的碳、氢、氧化学系统的解析模型。我们纳入了乙炔，并能够复现文献中发表的若干关键趋势（随温度和碳氧比变化）。混合比随碳氧比变化所展现的丰富行为仅仅是化学计量记账的结果，而非温度或压力变化的直接后果。