相是指在热力学平衡态

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1、1第七章第七章 相相 变变2 相相是指在热力学平衡态下，其物理、化学性质是指在热力学平衡态下，其物理、化学性质完全相同、成分相同的均匀物质的聚集态。完全相同、成分相同的均匀物质的聚集态。同素异晶转变同素异晶转变：这些从晶体结构转变为另一：这些从晶体结构转变为另一种晶体结构的种晶体结构的相变相变 相变相变：物质在压强、温度等外界条件不变的情：物质在压强、温度等外界条件不变的情况下，从一个相转变为另一个相的过程称为相变。况下，从一个相转变为另一个相的过程称为相变。相变过程相变过程也就是物质结构发生突然变化的过程。也就是物质结构发生突然变化的过程。37.1 7.1 气液相变气液相变一、气化和凝结一、

2、气化和凝结物质从液态变为气态的过程称为物质从液态变为气态的过程称为气化气化。蒸发：蒸发：发生在任何温度下的液体表面。发生在任何温度下的液体表面。沸点：沸点：发生在沸点时的整个液体中。发生在沸点时的整个液体中。物质由蒸汽变为液体的过程称为物质由蒸汽变为液体的过程称为凝结。凝结。41、蒸发与凝结、蒸发与凝结2、饱和蒸汽及饱和蒸汽压、饱和蒸汽及饱和蒸汽压蒸发热蒸发热蒸发致冷蒸发致冷饱和蒸汽饱和蒸汽饱和蒸汽压饱和蒸汽压53、液面弯曲对饱和蒸汽压的影响、液面弯曲对饱和蒸汽压的影响ABh液体Mmrgrh2)exp(0RTghMPPmr)(2ln0负号凹液面，正号凸rRTMPPmr64、液滴凝结的临界半径、

3、凝结核、云及人工降雨、液滴凝结的临界半径、凝结核、云及人工降雨)ln(20PPRTMrmcrc称为在温度称为在温度T、实际蒸汽压为、实际蒸汽压为P时的时的凝结临界半径凝结临界半径暖云暖云：大小水滴共存：大小水滴共存冷云冷云：由冰晶组成：由冰晶组成混合云混合云：由冰晶和水滴组：由冰晶和水滴组成成人工降雨人工降雨凝结核凝结核75、过饱和蒸气、亚稳态、云室、过饱和蒸气、亚稳态、云室 若没有足够的凝结核，或凝结核过小，即使若没有足够的凝结核，或凝结核过小，即使蒸气压强超过该温度下的饱和蒸气压，液滴仍不蒸气压强超过该温度下的饱和蒸气压，液滴仍不能形成并长大，因而出现过饱和现象，这样的蒸能形成并长大，因而

4、出现过饱和现象，这样的蒸气称为气称为过饱和蒸气压过饱和蒸气压，或，或过冷蒸气。过冷蒸气。亚稳态亚稳态云室：云室：1912年年 Wilson（英）设计，（英）设计，1927年获年获诺诺贝尔物理奖贝尔物理奖Blackett（英）改进，（英）改进，1948年获年获诺贝尔物理奖诺贝尔物理奖86、沸腾、沸腾 沸腾沸腾是在液体表面及液体内部同时发生的剧烈是在液体表面及液体内部同时发生的剧烈的汽化现象。的汽化现象。液面hrVP0PrrPPVRTPghghrPPVRTrr2,2000 只要液体内部解有可形成足够的汽化核的气体，只要液体内部解有可形成足够的汽化核的气体，且液体的饱和蒸汽压等于或超过液体上方的气体

5、压强，且液体的饱和蒸汽压等于或超过液体上方的气体压强，沸腾现象就可发生。沸腾现象就可发生。9 沸点：沸点：就是其饱和蒸汽压等于液体上方气体压强就是其饱和蒸汽压等于液体上方气体压强时的液体温度。外界气体压强为时的液体温度。外界气体压强为1.013*105 Pa时的沸时的沸点称为沸点。点称为沸点。低温技术中低温技术中抽气减压致冷抽气减压致冷7、过热液体、气泡室、过热液体、气泡室 久经煮沸的液体因缺乏汽化核，致使被加热到沸久经煮沸的液体因缺乏汽化核，致使被加热到沸点以上温度时仍不能沸腾，这种液体称为点以上温度时仍不能沸腾，这种液体称为过热液体。过热液体。暴沸暴沸气泡室：气泡室：利用过热液体显示带电粒

6、子运动轨迹的仪器。利用过热液体显示带电粒子运动轨迹的仪器。10二、真实气体等温线二、真实气体等温线1、真实气体等温线的测定、真实气体等温线的测定opVmVl.mVg.mabcdeT0abcde2、安德鲁斯实验、安德鲁斯实验113、真实气体的、真实气体的T-S图与图与p-V图的比较图的比较TSTCEBSlSSgmvmlmglglSSTSST,)()(lv,m 为为摩尔汽化热摩尔汽化热4、汽化热、汽化热)(,0,mlmgmlmgmlmgmVVpUUHHl125、液体表面张力系数随温度升高而降低的定性解释、液体表面张力系数随温度升高而降低的定性解释三、范德瓦耳斯等温线三、范德瓦耳斯等温线1、范德瓦耳

7、斯方程、范德瓦耳斯方程0,)(23pabVpaVpRTpbVRTbVVapmmmmm或可改为（132、麦克斯韦构图法、麦克斯韦构图法14四、临界点、一级相变与连续相变四、临界点、一级相变与连续相变临界点临界点临界点同时兼有临界点同时兼有极大极大和极小和极小的特征的特征0)(,0)(22TmTmVpVp满足1、临界点、临界点15bVmc3,解得：临界体积227bapc临界压强：RbaTc278临界温度：667.238,mcccVpRT临界系数162、一级相变和连续相变、一级相变和连续相变T00TCp0T0TCp 若对没有足够汽化核的液若对没有足够汽化核的液体加热，会产生体加热，会产生过热液体过热

8、液体；若；若对没有足够凝结核的蒸汽冷却，对没有足够凝结核的蒸汽冷却，可形成可形成过冷蒸汽过冷蒸汽，我们把，我们把摩尔摩尔熵和摩尔体积均发生突变熵和摩尔体积均发生突变的，的，可出现过冷、过热现象的相变可出现过冷、过热现象的相变称为称为一级相变。一级相变。由于发生相变时，相变前后由于发生相变时，相变前后两种相的摩尔熵和摩尔体积均两种相的摩尔熵和摩尔体积均不发生突变，这种相变称为不发生突变，这种相变称为连连续相变续相变，如：，如：相变。相变。177.2 7.2 固液、固气相变固液、固气相变 相图相图一、固液及固气相变一、固液及固气相变1、固、固-液相变：溶解或凝固液相变：溶解或凝固固固-气相变：升华

9、或凝华气相变：升华或凝华都伴随有都伴随有潜热的吸潜热的吸放或体积的突变放或体积的突变。过冷液体过冷液体应用：人体器官、种畜的精液、食品等的速冻应用：人体器官、种畜的精液、食品等的速冻低温低温保存。保存。182、二元系的凝固点与沸点、二元系的凝固点与沸点 当单元液体中溶解了另一种单元物质，且两组元当单元液体中溶解了另一种单元物质，且两组元间不发生化学反应而构成间不发生化学反应而构成二元系时，二元系时，其其凝固点将变化凝固点将变化液体的沸点也随着溶解物质的存在而变化液体的沸点也随着溶解物质的存在而变化3、能统一描述气、液、固相的、能统一描述气、液、固相的p-V图图19二、相图二、相图常见有常见有p

10、-T相图相图pT0o固固液液气气升华曲线升华曲线熔化曲线熔化曲线蒸发曲线蒸发曲线KLK点以上的区域称为点以上的区域称为超临界状态超临界状态三相点三相点020三、克拉珀龙方程三、克拉珀龙方程p+dppABCDTdT0Vl,mVg,mVmpABCDA组成可逆卡诺循环组成可逆卡诺循环mmlmglVVdpTdT,)()(,mlmgmVVTldTdp克拉珀龙克拉珀龙-克劳修斯方程克劳修斯方程气气-液两相液两相一般一般21)()(2112,2,1,12VVTlVVTldTdpmmm)(,2,1,12mmmSSTlmmmmVVSSdTdp,2,1,2,1 相图上相平衡曲线的斜率等于一级相变中摩尔熵和摩尔体相

11、图上相平衡曲线的斜率等于一级相变中摩尔熵和摩尔体积突变变量的比率。积突变变量的比率。22 P.332 例例7.1 蒸汽压方程蒸汽压方程：描述液：描述液-气及固气及固-气的饱和蒸汽压气的饱和蒸汽压随着温度变化的方程。随着温度变化的方程。近似处理近似处理温度变化不大时，汽化热或升华热不随温度变化温度变化不大时，汽化热或升华热不随温度变化液相或固相的体积比气相少得多可忽略液相或固相的体积比气相少得多可忽略饱和蒸汽压不大时，蒸汽可看作理想气体饱和蒸汽压不大时，蒸汽可看作理想气体)/(,pRTTldTdPm232,TdTRlpdpm)exp(,0RTlppm 饱和蒸汽压随温度饱和蒸汽压随温度的增加而迅速

12、增加的增加而迅速增加P.333 例例7.2P.333 例例7.324 冰的熔解反常现象冰的熔解反常现象冰川冰川固固He3的熔解反常现象的熔解反常现象滚雪球滚雪球滑雪滑雪25%v(y0B3E6I9LdOgRjVmYp!t&w-z1C4G7JaMePhSkWnZr$u*x+A2D5H8KcNfQiUlXo#s%v)y0B3F6I9LdOgSjVmYq!t&w-z1D4G7JbMePhTkWoZr$u(x+A2E5H9KcNfRiUlXp#s&v)y0C3F6IaLdOgSjVnYq!t*w-z1D4G8JbMeQhTkWoZr%u(x+B2E5H9KcOfRiUmXp#s&v)z0C3F7IaLd

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19、9LcOfRjUmYp!s&w)z0C4F7JaMdPhSkVnZq$t*x-A2D5G8KbNeQiTlXo#r%v(y+B3E6I9LcOgRjUmYp!t&w)z1C4F7JaMePhSkWnZq$u*x+A2D5H8KbNfQiUlXo#s%v(y0B3E6I9LdOgRjVmYp!t&w-z1C4G7JaMePhTkWnZr$u*x+A2E5H8KcNfQiUlXp#s%v)y0B3F6IaLdOgSjVmYq!t*w-z1D4G7JbMeQhTkWoZr$u(x+A2E5H9KcNfRiUlXp#s&1C4G7JaMePhTkWnZr$u*x+A2E5H8KcNfQiUlXp#s%

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