文档介绍：2016-11-7崎山苑工作室1第九章相变(phase transition)? 相、相变、相平衡的概念? 单元系一级相变的普遍特征? 气液相变? 克拉珀龙方程(Clapeyron equation)?*? 范德瓦尔斯等温线对比物态方程? 固液相变? 固气相变三相图(triple phase diagram)?*-11- 相、相变、相平衡的概念?许多物质都是以固、液、气三种聚集态存在着,它们在一定的条件下可以平衡共存,也可以互相转变。?相(phase):没有外力作用下,物理和化学性质完全相同,成分完全相同的均匀物质的状态称为相?例:常见的气体只有一个相,?常见的液体只有一个相,?但是,能呈液晶的纯液体有两个相:液相、液晶相, 低温下的液氦有两个相:氦I、氦II?常见的固体有多个相,如:碳有三个相、冰有七个相、铁有四个相、…………2016-11-7崎山苑工作室3正常导体超导体( 超导相变)液氦:氦I 氦II(超流相变)相变的概念: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现象称为相变。则:相变过程就是物质结构发生突然变化的过程,因而常伴随有某种物质性质的突然变化。例:一种物质固态液态:固液相变,一种物质液态气态:液气相变,一种物质固态气态:固气相变,固态:一种晶体结构另一种晶体结构同素异晶相变2016-11-7崎山苑工作室4?单元复相系:单元指的是单一物质,复相指的是有两个以上的相。?在冰和水的组成系统中,冰是一个相,水是一个相,共有两个相,冰和水组成的系统就是单元复相系。?酒精可以溶解于水,水和酒精的混合物只是一个相。?纯金属是单元系,合金是多元系。?固体可以有多种不同的相,如金刚石和石墨是碳的两个固相。冰有七个固相。2016-11-7崎山苑工作室5?单元复相系:单元指的是单一物质,复相指的是有两个以上的相。?在冰和水的组成系统中,冰是一个相,水是一个相,共有两个相,冰和水组成的系统就是单元复相系。?酒精可以溶解于水,水和酒精的混合物只是一个相。?纯金属是单元系,合金是多元系。?固体可以有多种不同的相,如金刚石和石墨是碳的两个固相。冰有七个固相。2016-11- 单元系一级相变的普遍特征?物质的相变通常是由温度变化引起的。即在一定的压强下,相变是在一定的温度下发生的。?对于单元系固、液、气三相的相互转变来说,相变时体积要发生变化。?在单元系固、液、气三相的相互转变过程中还要吸收或放出大量的热量,这种热量称为潜热(latent heat)。?单元系固、液气三相相互转变过程具有两个特点,即相变时体积要发生变化并伴有相变潜热。凡具有这两个特点的相变都称为一级相变。?在相变时体积不发生变化,也没有相变潜热,只是热容量、热膨胀系数、等温压缩系数这三者发生突变,这类相变称为二级相变。如铁磁性物质在温度升高时转变为顺磁性物质就是二级相变。2016-11-7崎山苑工作室7一相变时体积变化?在液相转变为气相时,气相的体积总是大于液相的体积。?在固相转变为液相时,对大多数物质来说,熔解时体积要增大,但有少数物质在熔解时体积反而减小,如水、铋、灰铸铁等。?烧铸钢锭时要使钢水的体积稍多一点以补偿凝固时的收缩。?冬季露在外面的水管,要采用妥善的保温措施,不然结冰时由于体积的膨胀会膨裂水管。2016-11-7崎山苑工作室8二相变潜热(latent heat)?设u1和u2分别表示1相和2相单位质量的内能,v1和v2分别表示1相和2相的比容,即单位质量的体积,根据热力学第一定律,单位质量物质由1相转变为2相时,所吸收的相变潜热等于内能的增量u2-u1加上克服恒定的外部压强p所作的功p(v2-v1),即:?l=(u2-u1)+p(v2-v1)2016-11-7崎山苑工作室9l=(u2-u1)+p(v2-v1)u2-u1:表示两相的内能之差,称为内潜热p(v2-v1):表示相变时克服外部压强所作的功,称为外潜热用h1和h2分别表示1相和2相单位质量的焓,则有:相变潜热:l=h2-h1(用焓表示的相变潜热公式)2016-11-7崎山苑工作室10[例题]在外界压强p=1atm时,水的沸点为100?C,这时汽化热为l=×106J/kg。已知这时水蒸气的比容v2=,×10-3m3/kg,求内潜热和外潜热。[解]外潜热为:kgJkgJvvp//)()(5512???????内潜热为:kgJvvpluu/1009.