物理化学-相平衡剖析.ppt

热力学原理对相平衡系统的应 本章任务 (1) 相平衡系统的普遍规律 (2) 各种系统的具体相平衡情况 重点：二组分系统的相平衡情况 二、 相平衡的条件（Condition of phase equilibrium） 任意物质B在它所存在的所有相中的化学势相等： μB(1) =μB(2) =…=μB(φ) 例如：水(A)+乙醇(B)+蔗糖(C) 系统 g-l 平衡 μA(sln) =μA(g) μB(sln) =μB(g) 相平衡系统：满足相平衡条件的系统。 6－2 相律 （Phase Rule） 组分数：定义为 K＝ S – R – R’ 上次课讲授内容：相平衡 1、研究对象：相平衡系统 2、任务（1）相平衡系统普遍规律—相律； （2）几个系统的具体相平衡规律。 重点：双组份系统的相平衡。（水和乙醇） 研究相平衡方法：（1）计算 （2）实验：非理想溶液A+B（重点） 概念： 1、相、相数φ、相态、形态、状态 2、相平衡条件 3、物种（质）数n 独立化学反应数R 浓度限制条件R’ 组分数（独立物种数）K=n-R-R’ 4、自由度—相态不变时，系统中独立改变的变量 自由度数f 问答题： （1）问什么要引入组分数的概念？ 答：以水为例。水中可有1和3个物种，但若引入组分数则都为1，便于交流。 （2）知道自由度数f的意义是什么？ 答：f已知→则知道了系统用几个变量（性质）描述，为了解系统规律打下基础。 f＝K －φ＋2 ③“2”—一般指系统初始T、P 依具体情况进行修正—渗透平衡有两个P（+n) ⑤ 用途：相律的应用 解释自然规律或现象： 例1. 为什么单组分均相封闭系统可用两个变量描述？ 答：f＝1－1＋2＝2 例2. 纯液体的沸点Tb*有定值，而溶液的Tb无定值。 答：纯A：f＝1－2＋1＝0，T不可变（P=1atm)； A＋B溶液：f＝2－2＋1＝1，T可变。 制定科研方案:系统受几个变量约束。 6－3 纯物质的两相平衡(2-phase equilibrium for pure substance) 研究方法： （1）计算法：理想溶液、理想稀溶液 如：蒸汽压、依数性； （2）实验   相律分析：在T，p下纯物质呈两相平衡 则f＝1－2＋2＝1 ∴ T，p中只有一个独立变量，即p＝f (T)，具体函数关系是什么？ 对于纯物质B的任意两相平衡B(?相，T，p) B(?相，T，p) 克氏方程应用---纯物质的任意两相平衡（g-l 、g-s、 l-s平衡） 1、g-l平衡 方程意义：系统的蒸气压与T的关系 方程式中各量的物理意义： Δ相变Hm --摩尔相变焓 g变s—?glHm汽化焓 s变g—?sgHm升华热 l变s--- ?slHm熔化焓 ΔVm---相变前后摩尔体积变化 纯液体 pV= f(T,p)，T、P如何影响蒸汽压？ pV= f(T)T对蒸汽压的影响取决于克-克方程 pV= f(P) P如何影响蒸汽压？ 定性分析： ②  6－4 纯物质的相图(Phase diagram for pure substance ) 计算法研究相平衡的局限性 （1）纯物质可三相平衡共存（水、气、冰；苯）--相平衡温度算不出来； （2）理想稀溶液依数性（沸点、冰点、渗透压）：冰点只能析出纯固态溶剂，否则不能算； （3）非理想溶液：蒸汽压不能算（活度、活度系数未知） 目前研究相平衡方法： 实验： 理论:相率 表达方式：实验结果用相图表达 本章重点：相图 纯物质的相律：水 f ＝ 1－φ＋2 ＝ 3－ φ 上次课的内容 1、克拉贝龙方程微分式 2、克拉贝龙方程的应用： 单组分g-l、g-s、s-l两相平衡系统 克-克方程微分式和积分式 问答题： 1、写出克拉贝龙方程的微分式，指出方程的物理意义并指出该方程可用于那几个系统当中。 2、分别写出克劳修斯-克拉贝龙方程应用到g-l、g-s、g-l平衡系统时的微分式和积分式、说明各方程的物理意义及各项的物理意义。 各线代表的意义： OA线代表： 水和水蒸气两相平衡共存φ=2 f=1，P=f(T）---克-克方程，沸点温度曲线 OB线代表：