[理学]冶物化课件3.pdf

冶金物理化学-热力学部分 课程号：020401 冶金与生态工程学院 沈少波 2.2 相图分析方法及基本规则 2.2 相图分析方法及基本规则 2.2.1 相图基本定律 2.2.2 二元系相图 2.2.3 三元系相图的构成 2.2.4 三元系浓度三角形性质 2.2.5 简单共晶型三元系 2.2.6 具有一个稳定二元化合物的三元系 2.2.7 具有一个不稳定二元系的三元系 2.2.1 相图的基本定律 2.2.1.1 相图 相图，又称为相平衡图，是热力学平衡体系的各 相之间关系图。 热力学平衡体系：如果一个体系的各性质不随时 间而改变，则该体系处于热力学平衡状态。 热力学平衡体系判定：当体系同时处于热平衡、 力学平衡、相平衡和化学平衡时，该体系才处于 热力学平衡状态。 2.2.1 相图的基本定律 2.2.1.2 相律 相律是Gibbs研究热力学平衡体系中物相数随体系组元 数及其它热力学参数变化时发现的规律，又称Gibbs相律。 可用下式表达： F=C-P2 ( “2”指温度和压强这两个变量) F －自由度(即数学上的自由变量。体系所处状态可自由变化的温度、 压强和各组元浓度都可看作自由度为1) ； P －相数； C －独立组元数=S(物种数)-R(独立化学平衡数)-R’(浓度关系数） 钢铁冶金研究的体系基本为定压下的相平衡，压强为恒 量（101325 Pa)，所以，温度与压强的两个参数中，只有 温度一个变量，所以F=C-P1  PCl (g)PCl (g) Cl (g) 5 3 2 PCl (g) 在密闭系统中部分分解达到平衡，求系统独立组 5 分数C和自由度F。 解：S(物种数)=3； R(独立化学平衡数)=1 R’(浓度关系数)=1 ( P P ) PCl (g) Cl (g) 3 2 C=S- R-R’ 3-1-1=1 F=C-P+2=1-1+2=2 2.2.1 相图的基本定律 2.2.1.3 相律应用举例 （1 ）一元水体系：C=1，F=C-P+2=3-P 相数P=1, F=2 （水蒸气T和P都可变） 相数P=2, F=1 （H O(l) =H O(g), T和P只有一个可变） 2 2 相数P=3, F=0 （体系点T和P为定 〃值） 在三相点O， 温度为273.16K(0.0098℃ ）， 压力为609Pa 2.2.1 相图的基本定律 2.2.1.3 相律应用举例 （2 ）定压下二元系：C=2，F=C-P+1=3-P 相数P=1, F=2 （自变量为T 、 X ） B 相数P=2, F=1 （自变量为T 或 X ） B （3）一个相图，如无特殊说明都 指定压下由实验得出的相图 2.2.1 相图的基本定律 2.2.1.3 相律应用举例 二元相图中自由度和相数 二元液 垂直线 水平线 单相 二相 三相点 相线 相数(P) 2 1 3 1 2 3 自由度数 1 1* 0 2