大学物理化学经典课件5-1-相图.ppt

物理化学BI—第五章 课前指导 课前指导 课前指导 引言 引言 引言 研究对象：多相平衡体系 研究内容： 研究多相平衡体系的状态随外界条件变化而变化的规律，即温度、压力、浓度等与相态和相组成的关系。 引言 引言 1. 冶金工作者的地图； 2. 材料设计的指导书； 3. 小型热力学数据库。 引言 1882年，拉乌尔得出稀溶液沸点升高和凝固点降低的规律。 1887年，范特霍夫提出渗透压公式。 1891年，能斯特提出分配定律。 1887年，吕.查德里用铂铑热电偶测量粘土加热过程中的变化，是热分析法的开始。 1919年，柯屈勒发明在上升管中达到平衡的方法，可以在气液平衡实验中精确测定沸点。 1925年，斯韦托斯拉夫斯基在此基础上建立了沸点仪。 1928年，奥斯默建立了第一个能有效操作的的气相循环平衡釜，开始了对混合物气液平衡的精确测定。 1876年，吉布斯导出相律，奠定了相平衡的理论基础。 1887年，罗彻博研究多相平衡及其分类，用相律说明了不少实际问题，才使它逐步被人们所重视。 后来，施莱因梅格对相平衡原理进行了系统阐述，使之成为物理化学的重要组成部分。 5.1 单组分体系的相图 5.1.1 实验作图 H2O的相平衡数据 H2O的相图 5.1.2 相图分析 水的相图 水的相图 水的相图 水的相图 水的相图 水的相图 水的相图 O点：H2O的三相点 在20世纪30年代初这个三相点还没有公认的数据。 1934年我国物理化学家黄子卿等经反复测试，测得水的三相点温度为0.00981℃。 1954年在巴黎召开的国际温标会议确认此数据，此次会议上规定，水的三相点温度为273.16Ｋ。 水的相图 Question OC线斜率为负？ OB线比OA线斜率大？ 能否从理论上解释？ 5.1.3 单元系相图举例 碳的相图 例 解 (1) O点是石墨、金刚石、液相共存的三相平衡点； (2)OA为石墨、金刚石之间的相变温度随压力的变化线；  OB为石墨的熔点随压力的变化线； OC为金刚石的熔点随压力的变化线； (3)常温常压下石墨是热力学的稳定相； (4)从OA线上读出2000K时约在p=65×108Pa，故转变压力为 65×108Pa； CO2相图 详细内容 OA线为CO2的液-—固平衡曲线，即CO2的熔点随压力的变化曲线，它与H2O的相图中的OA线不同，它是向右倾斜，曲线的斜率为正值，表明随压力增加，CO2固体的熔点升高；OB线为CO2的固—气两相平衡曲线，即CO2固体的升华曲线；OC线为CO2的液—气平衡曲线，即液体CO2的蒸气压曲线，该线至C点为止，C点为CO2的临界点，临界温度为31.06°C，临界压力为7.39MPa。超过临界点C之后，CO2的气、液界面消失，系统性质均一，处于此状态的CO2称为超临界CO2流体。图中的阴影部分，即为超临界CO2流体。OA、OB、OC的交点O则为CO2的三相点，三相点的温度为-56.6°C，压力为0.518MPa。图中虚线上的数值为CO2在不同温度、压力下的体积质量值。 超临界CO2流体的应用---超临界流体萃取技术 利用超临界流体的萃取分离是新近发展起来的高新技术。超临界流体由于具有较高的体积质量，故有较好的溶解性能，做萃取剂，萃取效率高，且降压后，萃取剂气化，所剩被溶解物质即被分离出来，而超临界CO2流体其体积质量几乎是最大的，因此最适宜作超临界萃取剂。优点如下：（i）由于超临界CO2流体体积质量大，临界点时其体积质量为448kg·m-3，且随压力增加其体积质量增加很快，故对许多有机物溶解能力很强。另方面从上图中可以看出，在临界点附近压力和温度微小变化可显著改变CO2的体积质量，相应影响其溶解能力。所以通过改变萃取操作参数（T、p）很容易调节其溶解性能，提高产品纯度、增大萃取效率。（ii）CO2临界温度为31.06°C，所以CO2萃取可在接近室温下完成整个分离工作，特别适用于热敏性和化学不稳定性天然产物的分离。（iii）与其它有机萃取剂相比，CO2既便宜，又容易制取。（iv）CO2无毒、惰性、易于分离。（v）CO2临界压力适中，易于实现工业化。 上一内容 下一内容 回主目录 返回 * 相律; 水的相图；二组分体系的相图及其应用，包括：理想的完全互溶双液系，杠杆规则，蒸馏（或精馏）原理，非理想的完全互溶双液系，部分互溶的双液系；热分析法绘制低共熔相图、溶解度法绘制水-盐相图，形成化合物的体系及其它常见二元相图，区域熔炼等。 1. 本章的主要内容 理解相律的意义、推导，掌握其应用。 掌握单组分系统、水的相图。 掌握二组分凝聚系统典型相图的分析和应用，包括液态完全互溶固态完全不互溶生成简单共晶的二元系，固态完全互溶的二元系，液态部分互溶的二