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第五章相平衡
物理化学
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河南师范大学
第五章相平衡(Phase Equilibria)
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第五章相平衡
相平衡、热平衡和化学平衡是热力学在化学领域中的重要应用,也是化学热力学的主要研究对象。相平衡研究对生产和科学研究具有重大的实际意义。例如在化学研究和化学生产过程的分离操作中,经常会遇到各种相变化过程,如蒸发、冷凝、升华、溶解、结晶和萃取等,这些过程及到不同相之间的物质传递。
第五章相平衡
相平衡研究是选择分离方法、设计分离装置以及实现最佳操作的理论基础。除了分离以外,相平衡及其基本理论还广泛应用于冶金、材料科学、地质矿物学、晶体生长等学科中,对这些部门的科研和生产有着重要的指导意义
物质的稳定相和二相平衡
dm|p = -SmdT
Sm(g)>Sm(l)>Sm(s)
问题的引入:为什么高温下纯物质,气相较液、固相稳定,而在低温下,固相较气相和液相稳定?
物质的稳定相和二相平衡
物质的稳定相和二相平衡
任何物态的化学势都是随压力而增大。在高压下固相相对稳定;反之在低压下气相相对稳定。
Clapeyron 方程
两相平衡时,如果两相体系的温度与压力的变化分别dT和dp,两相的化学变化分别为d()和d()。若维持两相平衡,就是过程从 T → T + dT ,p → p + dp 时又达到新的相平衡。
则() + d() = () + d()
两式相减,得 d() = d()
而 dG = -SdT + Vdp
所以-S m*(dT + V m*()dp = -S m*()dT + V m*()dp
Clapeyron 方程
上式就是称克拉佩龙(Clapeyron)方程,它表示纯物质在两相平衡时,平衡压力与平衡温度之间的关系。此式适用于任意两相间平衡的体系。
Clapeyron 方程