文档介绍：第五章相平衡
相变化的极限过程
引言
相平衡是热力学在化学领域中的重要应用之一。研究多相体系的平衡在化学、化工的科研和生产中有重要的意义,例如: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。
研究方法:解析法、图示法
相图(phase diagram) 表达多相体系的状态如何随温度、压力、组成等强度性质变化而变化的图形,称为相图。
本章基本要求
◆理解相律的意义、推导,掌握其应用;
◆掌握单组分系统、二组分气-液平衡系统和二组分凝聚系统典型相图的分析和应用;
◆掌握用杠杆规则进行分析与计算;
◆了解由实验数据绘制简单相图的方法;
◆了解一些高级相变的常识。
第一节相律
吉布斯在研究大量相平衡系统后,总结出的相平衡均遵守的基本定律。
一、基本概念
:定义:相(phase)是指体系内部物理和化学性质完全均匀的部分称为相。
特点:
1)相与相之间在指定条件下有明显的界面,在界面上宏观性质的改变是飞跃式的。
2)体系可以是单相和多相,相的总数称为相数,用表示。
如:
气体:不论有多少种气体混合,只有一个气相。如:N2 + O2 + CO2 (一相)
液体:按其互溶程度可以组成一相、两相或三相。
固体:一般有一种固体便有一个相。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)。
如:铁粉+ 铜粉(二相)
二相
2 多相体系平衡的一般条件
四个平衡条件:
(1)热平衡条件:设体系有Ф个相,达到平衡时,各相具有相同温度. T= T=……= T
(2)压力平衡条件:达到平衡时各相的压力相等
P= P=……= P
(3)相平衡条件:任一物质B在各相中的化学势相等,相变达到平衡. B= B=……=B
(4) 化学平衡条件:化学变化达到平衡
3. 物种数S和组分数K
物种数S:系统中所含化学物质的数量。
如:水和水蒸气, S=2
组分数K:能够表示系统组成的独立物质数。
K= S – R– R’
R: 独立的化学平衡数
R’:独立的浓度关系数
例1
NH4Cl(s)=NH3(g) + HCl(g)
K= S – R– R’
S=3
R =1 Kp= P(NH3) × P(HCl)
R´=1 P(NH3)=P(HCl)
K=1