石工相平衡(1-2).ppt

* 3.硫的相图： f =3 – P 正交 液 气 单斜 p H G F E D C B A T 1.四个单相面 2.六条两相平衡线， 四条亚稳线 3.三个三相点: B, C, E 一个亚稳三相点: G * 例1. 水的 状态图和相图 由五块光滑的曲面构成 ? * 气液间的突变与连续变化的表达； c点：临界点 o点： 三相点(610.5 Pa，0.01℃) * 物理化学宗师—黄子卿 1934年精妙地设计了实验 装置并且准确测定了水的三相 点温度为0.00980±0.00005℃， 被国际上普遍接受。经美国标 准局组织人力重复验证，结果 完全一致。以此为标准，1948年 国际温标会议正式确认绝对零 度为-273.15 ℃。 1900 — 1982 * 自从1854年 Kelvin 提出用一个热力学温 度值定义热力学温标后，人们几乎经过一个 世纪的不懈努力，才幸运地找到了水的三相 点温度值是定义热力学温标的最理想值，因 为可由热力学证明，这个温度极为稳定。然而，准确测定这个温度是极其困难的，因为 实验设计的难度是难以想象的。 启迪与导航 * 三相点温度测定的实验设计 抽真空 三相点瓶 * 为什么要抽真空？ 水的三相点是指纯物质系统中三个相 平衡共存的状态，温度为0.01℃。 空气会少量溶解于水，从而使冰点下降。计算表明，在 0 ℃ 和 101325 Pa 的空气压力下凝固点的下降值为0.0024 K。 * * * 体系含有多少种固体，就有多少相，不论机械混合的多么均匀。 * * 体系中各种物质不一定是度存在的，相互有关的，这样物种数和独立组分数就不一致。 * * 如体系中各物质间无化学反应R = 0，C = N；有化学反应，物质间存在关系，独立组分数C就减少，由几个独立化学反应就减少几个 C = N – R 例如：H2、和O2合成H2O N = 3，R =1， C =2 * * 为什么相平衡讨论中不用N而用C KCl溶液中：K+, Cl-, OH-, H+〔K+〕=〔Cl-〕；〔H+〕=〔OH-〕 〔K+〕+〔H+〕= 〔Cl-〕+〔OH-〕 R’ = 2，N = 4 C = N – R’ – R = 4- 2 - 0 = 2 N：随考虑角度不同而不同 S：则不随人的主观考虑的角度和方法不同而变。即为定值（指定体系） * * * * * * 对不同纯物质，A、B不同。 * * * * * * * * * * * 入了Gibbs 函数、提出了 Gibbs 函数减少原理 、 建立了组成可变系统的热力学基本方 程、引进了化学势的概念、导出了 Gibbs 相律。由于论文简练和用了很多数学知识，因 此在发表后的十年内未被人们理解和关注 。 其实这三篇论文正是热力学进入化学领域的 不朽奠基杰作。 * § 10.2 单组分系统相图 单组分 C = 1 f = C- P +2 = 1- P + 2 =3- P 至少F= 0 P max = 3 至少 P = 1 Fmax = 2 最大自由度为2 即： 单组分体系为 双变量体系T、p --平面图描述。 * 纯物质单组分体系常见两相平衡 g l g s s l P = 2 ， f= C- P +2 =1-2+2 = 1 即：T、p中一个变了， 另一个随之改变。 ∴T、p间--函数关系。 相图（phase diagram） 反映多相平衡体系中T、p、x等物理量的改变对体系产生影响的几何图形。 * 相点 物系点 单相区，物系点与相点重合；两相区中，只有物系点，它对应的两个相的组成由对应的相点表示 表示某个相状态（如相态、组成、温度等）的点称为相点。 相图中表示系统总状态的点称为物系点（系统点）。在T-x图上，物系点可以沿着与温度坐标平行的垂线上、下移动；在水盐相图上，随着含水量的变化，物系点可沿着与组成坐标平行的直线左右移动