文档介绍：第五章相平衡
§ 多相系统平衡的一般条件
§ 引言
§ 相律
§ 单组分系统相平衡(单组分相图)
§ 二组分系统的相图及其应用
§ 三组分系统的相图及其应用
2017/11/12
相平衡是物理化学的重要组成部分, 它与热力学、化学平衡等构成了化学热力学的主要内容.
§ 序言
相平衡规律在化学、化工的科研和生产中占有重要的地位. 例如: 冷凝、升华、溶解、蒸馏、重结晶、萃取、提纯及金相分析等方面都要用到相平衡的知识.
相变过程和相平衡问题到处存在, 它们的特点是: 在一定条件下, 各组分能在不同的相间发生转移, 并达到动态平衡.
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本章主要讨论两方面的内容:
相律多相平衡系统所遵循的规律, 即讨论多组分系统中相数、组分数和描述该平衡系统中变量之间的关系.
特点: 只讨论“数目”不讨论“数值”, 即该平衡系统中, 在一定条件下有几个相、几个变量数, 但不能告诉我们有那些相、那些变量, 只能凭经验确定.
相图多相平衡系统的状态随温度、压力、浓度变化的几何图, 即状态图.
本章内容是在相律的指导下研究各种不同平衡系统的相图. 学习时要掌握用相律讨论相图的方法,能够读懂相图.
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描述多相平衡系统状态的独立变量
②相不一定连续.
注意:
①相与相之间有明显的物理界面, 在界面上宏观性质的改变是飞跃式的.
相数(number of phase): 系统中不同相的数目称为相数, 用Φ表示.
多相平衡系统中物理和化学性质完全相同且均匀一致(分散度达到分子数量级)的部分.
1 相(phase)
体系含有两个以上的相为多相体系.
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气体: 不论有多少种气体混合, 只有一个气相.
应用举例:
液体: 按其互溶程度可以组成一相、两相或三相共存。
固体: 一般有一种固体便为一个相. 两种固体粉末无论混合得多么均匀, 仍是两个相(固体溶液除外,它是单相).
描述多相平衡系统状态的独立变量
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R’—表示化学平衡中同一相浓度限制条件的个数.
R —表示独立的化学平衡数目.
能够表示相平衡系统中各相组成所需要的最少的独立物质数目, 用C 表示.
3 组分数(number ponents)
2 物种数(number of substance)
系统中所有能单独存在的化学物质数目成为物种数, 用 S 表示.
描述多相平衡系统状态的独立变量
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4 自由度(degrees of freedom)
描述相平衡系统的确定的状态所需要的独立变量的数目称为自由度数, 用 f 表示.
独立变量: 指在一定范围内可以任意变化, 不引起相的数目的变化.
描述多相平衡系统状态的独立变量
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§ 相平衡系统的平衡条件
多相平衡系统中, 相与相之间没有任何限制, 它们之间可有热交换、功的传递及物质交流. 即每个相是互相敞开的, 对具有Φ个相系统的热力学平衡,实际上包含了如下四个平衡条件:
热平衡条件
压力平衡条件
相平衡条件
化学平衡条件
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§ 相平衡系统的平衡条件
物质和能量。
一、多相体系
由两个或两个以上相构成的体系。
注意:同一体系各相之间是敞开的,可以交换
二、多相平衡的条件
(热平衡条件)
推导过程:
故:Tα=Tβ
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§ 相平衡系统的平衡条件
(力学平衡条件)
推导过程:
pαdVα= -pβdVβ
dVα= -dVβ
故:
δWα=-δWβ
pα= pβ
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