三相图之延伸探讨与应用.PDF

三相圖之延伸探討與應用 組員:陳懇、溫振甫 OUTLINE • 相變與潛熱 • 三相圖介紹 • Clausius –Clapeyron relation • 三相圖延伸 融化曲線斜率、混和物、三維( ) •臨界點之相的變化 • 超臨界 流體 • 超臨界流體之 應用 • 液晶和電漿 相變 • 相變是指物質 在外部參數 （如：溫度、 壓力、磁場等 等）連續變化 之下，從一種 相忽然變成另 一種相，最常 見的是冰變成 水和水變成蒸 氣 物理學中重要相變 • 物質從金屬變成超導體的超導相變 • 液態氦從正常液體變成超流體的 λ相變 •磁鐵在居里溫度從鐵磁性變成順磁性 • 金屬-絕緣體相變 •量子相變 潛熱 • 物質於相態變化過程中，在溫度沒有變化 的情況下，吸收或釋放的能量 •潛熱這個字一般已較少使用，取而代之的 是現代觀念的相變焓 焓 • 熱力學系統中的能量參數 •莫耳焓 H :焓在單位物量的定義 m 單位：千焦( /莫耳， kJ/mol) • 特別焓h :焓在單位質量上的定義 （單位：千焦/千克，kJ/kg） 三相圖介紹 •圖中分隔線為兩相平衡線，即分隔線左右 的相可同時存在於此線上， 亦可稱為融化 曲線、汽化曲線、昇華曲線 。 • 三條平衡線會恰巧交於 一點，稱為 三相點 ， 為三項共存的點 。 • 通常固液曲線可以一直向上延伸，液氣曲 線則否，他的終點就是所謂的臨界點 (critical point) 。 3相點 三相圖介紹(續 ) •當溫度、壓力大於臨界點時，物質相變成 超臨界流體 ，是同時具有液體和氣體的特 性的相。 • 大部分物質的固液平衡線融化曲線( )斜率 大都為正(如圖中藍色實線 ) ，但有少部分 物質斜率為負圖中虛線( ) 。 Clausius –Clapeyron relation • 一開始,Using the state postulate,take the specific entropy,for a homogeneous substance to be a function of specific volume and temperature,然後就可以得到以下這個式 子: • 接下來因為在相變過程中, ,溫度保持不變 , 於是乎將上式簡化為: • 接著發動Maxwell relation獲得 : (效果拔群!!) •既然在相變過程中 ,溫度和壓力為恆定值 , the derivative of pressure with respect to temperature is not a function of the specific,於是其中偏微 分可以變成全微分,然後這樣那樣在這樣, 就會變下面那樣 : • 這裡 are respectively the change in specific entropy and specific volume from the initial phaseα to th