第4章_相平衡.ppt

本章要求 1．掌握相、组分数、自由度以及杠杆规则等基本概念 2．掌握相律的推导、意义及其应用 3．掌握单组分系统相图中点、线、面的意义，会用相律分析相图 4．掌握二组分液态完全互溶的气液平衡系统的蒸汽压-组成图和沸点-组成图的标识及其应用. 　 水的相图 水的相图 水的相图 水的相图 水的相图 水的相图 这里OD线为表中-20～0.01℃间温度区间内的过冷水饱和蒸汽压曲线 过冷水饱和蒸汽压曲线和前面讲的水的饱和蒸汽压曲线实际上是一条曲线。 OD线落在冰的相区，说明在相应的温度、压力下冰是稳定的。 过冷水—使水降到0.01℃以下仍无冰产生，这就是水的过冷现象，这种状态下的水称为过冷水。 水的相图 水的相图 两相平衡线的斜率 三相点与冰点的区别 （1）理想完全互溶双液系 杠杆规则 一直是单一的液相。到达L1后，液相开始蒸发，最初形成的蒸气相的状态为G1所示，系统进入气 - 液平衡两相区。 在此区内，压力继续降低，液相蒸发为蒸气。当系统点为M点时，两相平衡的液相点为L2，气相点为G2，这两点均为相点。两个平衡相点的连接线称为结线。压力继续降低，系统点到达G3时，液相全部蒸发为蒸气，最后消失的一滴液相的状态点为 L3 。 0 A 1 B a b L1 G1 L2 G2 L3 G3 xL xM xG l g t=const. l+g M xB p C6H5CH3(A) - C6H6(B) 此后系统进入气相区G3至 b 为气相减压过程。 当系统点由L1变化到G3的整个过程中，系统内部始终是气液两相共存，但平衡两相的组成和两相的相对数量均随压力而改变。 0 A 1 B a b L1 G1 L2 G2 L3 G3 xL xM xG l g t=const. l+g M xB p C6H5CH3(A) - C6H6(B) 恒定压力下表示二组分系统气 - 液平衡时的温度与组成关系的相图，叫做温度 - 组成图。 对理想液态混合物，若已知两个纯液体在不同温度下的蒸气压数据，则可通过计算得出其温度 - 组成图。 (3) T-x图 T-x图可以从实验数据直接绘制。也可以从已知的p-x图求得。 4)从p-x图求对应的T-x图 右图为已知的苯与甲苯在四个不同温度时的 p-x 图。在压力为 处作一水平线，与各不同温度时的液相组成线分别交在x1，x2，x3 和 x4各点，代表了组成与沸点之间的关系，即组成为x1的液体在381K时沸腾，余类推。 将x1 ，x2，x3和x4的对应温度 连成曲线就得液相组成线。 将组成与沸点的关系标在下一张以温度和组成为坐标的图上，就得到了T-x图。 和 分别为甲苯和苯的沸点。显然 越大， 越低。 或用 的方法求出对应的气相组成线。 在T-x图上，气相线在上，液相线在下，上面是气相区，下面是液相区，梭形区是气-液两相区。 T-x图 在讨论蒸馏时十分有用，因为蒸馏通常在等压下进行。 0 1 a p=const. t g l b L1 G1 L2 G2 t1 t2 tA tB l+g C6H5CH3(A) - C6H6(B) B A 例：已知在101.325 kPa下，纯甲苯和纯苯的沸点分别为110.6°C和 80.11°C。将这两个值画在上图 tA和 tB两点。 甲苯- 苯液态混合物的沸腾温度应介于两纯组分的沸点之间。如有在 80.11 °C 与 110.6 °C 之间两纯液体蒸气压的数据，就可以逐个计算不同温度下的 对t-x图的分析： 气液平衡时的两相组成，然后将不同温度下的气、液相点画在图上，连接各液相点、气相点构成液相线、气相线。 气相线在液相线的右上方。这是因为易挥发组分苯（B）在同一温度下，在气相中相对含量大于它在液相中的相对含量。两线交于tA和 tB两点。 0 1 a p=const. t g l b L1 G1 L2 G2 t1 t2 tA tB l+g C6H5CH3(A) - C6H6(B) B A 液相线下为液相区，气相线上为气相区，之间为两相平衡共存区。 若有状态为 a 的液态混合物恒压升温，到达液相上的L1点时，液相开始起泡沸腾，t1 称为该液相的泡点。液相线表示了液相组成与泡点关系，所以也叫泡点线。若将状态为 b 的的蒸气恒压降温，到达气相线上的G2点时，气 0 1 a p=const. t g l b L1 G1 L2 G2 t1 t2 tA tB l+g C6H5CH3(A) - C6H6(B) B A 相时，气相开始凝