纯物质相平衡

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1、作业：作业：5，6，8，9阅读：阅读：A.7.1 7.2 7.3 7.4 10.1 10.21第六章第六章 相平衡相平衡Chapter 6 Phase Equilibrium61 相平衡的条件相平衡的条件 （Condition of phase equilibrium)B(1)=B(2)=B()62 相律相律（Phase Rule）fK 2263 纯物质的两相平衡纯物质的两相平衡(2-phase equilibrium for pure substance)一、一、Clapeyron方程方程（Clapeyrons Equation）相律分析：在相律分析：在T，p下纯物质呈两相平衡，则下纯物质呈

2、两相平衡，则f1221，T，p中只有一个独立变量，中只有一个独立变量，即即pf(T)，具体函数关系是什么？，具体函数关系是什么？对于纯物质对于纯物质B的任意两相平衡的任意两相平衡B(相，相，T，p)B(相，相，T，p)3B(，T，p)B(，T，p)B()=B()dB()=dB()-Sm()dT+Vm()dp=-Sm()dT+Vm()dp Vm()-Vm()dp=Sm()-Sm()dT Vmdp=SmdT等等T，p，可逆相变，可逆相变，Sm Hm/TdpdT HmT Vm=Clapeyrons Equation方程适用于纯物质的任意两相平衡方程适用于纯物质的任意两相平衡41、g-l平衡平衡 上式

3、意义：上式意义：液体液体蒸气压与蒸气压与T的关系的关系dpdT glHmT glVm=glVmVm(g)RTp（近似）（近似）Clausius-Clapeyron Equation（克克方程）（克克方程）dpdT HmT Vm=5(1)条件：纯物质条件：纯物质g-l平衡（近似：忽略平衡（近似：忽略Vm(l)，理气），理气）(2)若近似若近似 glHm不随不随T变化，则变化，则测气化热测气化热的依据的依据若取两个温度，则若取两个温度，则62、s-g平衡平衡描述固体蒸气压与温度的关系描述固体蒸气压与温度的关系克克方程克克方程3、s-l平衡平衡描述描述 Tf*p关系关系例如：水例如：水 p Tf*7

4、二、压力对蒸气压的影响二、压力对蒸气压的影响 (Effect of pressure on vapour pressure)纯液体纯液体 pV=f(T,p)其中其中T的影响服从克克方程，的影响服从克克方程，p的影响如何？的影响如何？8 p pV 定性分析：定性分析：ggT,pV,2,p惰惰T,pV,1lT,p1=pV,1lT,p2=pV,2+p惰惰l(T,p1)l(T,p2)例如例如H2O(l,100,p )加入惰性气加入惰性气体体H2O(l,100,10p )9实验测定：实验测定：实验结果与上述分析情况相同实验结果与上述分析情况相同plg,pV半透膜半透膜傅鹰傅鹰10定量处理定量处理等等T下

5、：下：p pV 值很小，表明值很小，表明pV对对p不敏感不敏感1164 纯物质的相图纯物质的相图(Phase diagram for pure substance)相图引言相图引言：相平衡主要靠实验测定，将实验结果：相平衡主要靠实验测定，将实验结果用图用图 的形式表示出来。的形式表示出来。纯物质的相律分析纯物质的相律分析：f 12 3 max=3=1 f=2 在在pT图上是一块面积图上是一块面积=2 f=1 在在pT图上是一条曲线图上是一条曲线=3 f=0 在在pT图上是一个点图上是一个点12水的水的相图相图(The phase diagram for water)CBOADpTH2O(g)H

6、2O(l)H2O(s)三条线：三条线：OA,OB,OC 三个区：三个区：三相点三相点(triple point)：0.0099,610.6 Pa 与冰点不同（自学）与冰点不同（自学）用途：指明条件，可查得系统的相态；用途：指明条件，可查得系统的相态；当条件变化时，预测系统的相变情况。当条件变化时，预测系统的相变情况。几点说明：几点说明：OA：不能无限延长，：不能无限延长，A(374.1,217.7 p)OB：不能无限延长，：不能无限延长，2000 p 以上已发现以上已发现7种不同的冰种不同的冰 OD：过冷：过冷l-g平衡，至今已测至平衡，至今已测至-43p黄黄子子卿卿13两点说明两点说明1.几

7、种相态几种相态:超临界流体超临界流体 supercritical fluid介晶态介晶态 mesomorphic state液晶液晶玻璃玻璃高分子材料高分子材料CBOApTH2O(g)H2O(l)H2O(s)杨基础杨基础142.高级相变高级相变(不能用不能用Clapeyron方程描述方程描述):一级相变一级相变 高级相变高级相变铁升温：铁升温：Fe(769,铁磁体铁磁体)Fe(769,顺磁体顺磁体)例如例如氦降温氦降温,He(l,2.2K)He(l,2.2K,superfluid)汞降温：汞降温：Hg(s,4.1K)Hg(s,4.1K,superconductivity)1565 二组分理想溶

8、液的二组分理想溶液的g-l平衡相图平衡相图(Diagram of g-l equilibrium for a binary ideal solution)相律分析：相律分析：f 22 4 =1 fmax=3 f =0 max=4所以，要画三维空间图形所以，要画三维空间图形为方便，用条件自由度（固定一个条件）为方便，用条件自由度（固定一个条件）f 3T 固定固定 p-x 图图p 固定固定 T-x 图图x 固定固定 p-T 图图二维图形，其中二维图形，其中T-x 图用得图用得最多，最多，p-T 图用得最少。图用得最少。16一、一、p-x 图（蒸气压组成图）图（蒸气压组成图）在一定温度下，测量不同组

9、成的溶液的蒸气压及在一定温度下，测量不同组成的溶液的蒸气压及平衡气相的组成（也可由平衡气相的组成（也可由Raoult定律计算）定律计算）液相线：液相线：直线，直线，p-xB(sln)气相线：气相线：曲线，曲线，p-yB(g)相区：相区：物系点和相点：物系点和相点：定义；定义；在单相区，物系点与相在单相区，物系点与相点重合；在两相区，物点重合；在两相区，物系点与两个相点在同一系点与两个相点在同一条水平线上。条水平线上。BApT=const.lgl+gpA*液相线液相线气相线气相线xBpB*(Vapour pressure-composition diagram)17二、二、T-x 图（沸点组成图）图（沸点组成图）(Boiling point-composition diagram)BATp=const.g(f=2)l+g液相线液相线气相线气相线xBl(f=2)(f=1)T-x 图的由来：图的由来：由由p-x 图转换图转换 直接测直接测 xB,Tb,yB相区：相区：如图如图应用：应用：泡泡点线点线 露点线露点线18The EndThank You!19