清华大学物理化学B-相平衡-1概要1.pptVIP

相平衡概述 1 相平衡热力学的基础： 热力学第一第二基本定律、状态函数及其判据等； 溶液热力学或多组分多相系统热力学、化学势判据等。 3 学习相平衡热力学的意义： －－在自然界以及生产过程中，存在蒸发，冷凝，升华，溶解和结晶等一系列相变过程，人们需要掌握这些过程所遵循的规律； 案例：血液中微量气体或金属离子溶解与析出等－渗透压与相变。 一个平衡系统中，（1）无论存在多少种气体均为一相；（2）对于液体和固体，需要具体分析。 根据水的相图解释为何在某高原地带有些食物‘‘煮不熟’’？ 作业 (Chapter4-1) 思考题（不交）： 2，4，6 习题 （交）：2，3，5 楚顿规则（Trouton’s Rule） 表示：正常液体（非极性的，分子不缔合）的正常沸点（外压为101.325 kPa时液体的沸点）与其摩尔汽化焓之间的关系。 b. 对于固－液相平衡 ΔHm0 ΔVm0, dp/dT0 ΔVm0, dp/dT0 压力增大，熔点升高 压力增大，熔点降低 如：冰转变为水的过程， OB斜率为负。 O B C A D 冰 水 气 p T 思考题：为何水结冰后的玻璃容器易于出现涨裂的现象？ O B C A D 冰 水 气 p T 蒸气压与外压的关系：外压为一个大气压，计算可知水100℃和30 ℃的蒸气压不同，解释为何在常压下水100℃沸腾而30 ℃不沸腾？ 同一地区相同降雨量，为何夏天比冬天的湿度大？ 太阳能光热发电－－水作为介质存在的问题？ 课堂思考题： 相律分析： C＝2 f=C-P+2=4-P 当P＝1， fmax=3 三维立体坐标 通常固定压力p或固定温度T f*=3-P 若P＝1， f*max=2 平面坐标 所以两组分系统的相图通常用p-x 和T-x表示。 4.3 两组分系统的气液平衡相图 f=0, Pmax=4 L p pA* pB* A B xB T恒定，p-x图 液相线 1. 理想液体混合物 (binary system) 结论：理想溶液中易挥发组分在气相中的含量大于它在液相中的含量 若pB*pA* 即B为易挥发组分， pB*p 某一压力p下的组成分析： 可得： L p pA* pB* A B xB (yB) → g 指定温度T pB* xB→ a. p-x相图 气相点 p xB yB pA* A 指定温度T L G G+L B 液相点 XB 物系点 两组分系统相图中点、线、面的含义 点： 物系点(系统点)：表示系统总组成的点 相点:表示某个相中组分的组成点 线：气相线，液相线（表示两相的分界线） 面：代表相区 在单相区中物系点和相点相同 单相区中 f*=2 双相区中f*=1 T G L O a b A B xB c d O点：物系点 a，b：相点 c点：露点－－在一定压力下，混合气体开始冷凝，即开始出现第一个液滴时的温度叫露点。 d点：泡点－－在一定压力下，混合液体开始沸腾，即开始有气泡产生时的温度叫泡点。 TA* TB* TA*: A在相应压力下的沸点 TB*: B在相应压力下的沸点 b. T-x图 指定压力P 杠杆规则 c.杠杆规则 nl ng o a b T G L o a b A B x0 xB yB —质量守恒的结果 根据质量守恒原理 气相中 B的量 液相中 B的量 杠杆规则：在多组分体系的相图中，任意两个平衡相的物质数量反比于它们的相点到物系点的距离。 适用条件：适用于相图中的任意两相区。 若浓度标度用质量分数时，杠杆规则可写作： 杠杆规则的应用： T G L o a b A B x0 杠杆规则： 教材例4－4 5mol A 和5mol B 组成的二组分液态混合物，在两相区的某一温度下达成平衡，测得液相线对应的xB(l)为0.2，气相线对应的yB(g)为0.7，求气相和液相物质的量n(l) 和 n(g)。 P恒定，T-x-y图 * 物理化学B 第四章 相平衡 Phase Equilibrium （I） 王立铎 清华大学化学系 2 相平衡热力学主要内容： 相律－－多相平衡系统所遵守的普遍规律； 相图－－用来表示多相系统的状态随温度、压力和组成等变量的改变而改变的图形。 －－在固、液、气等环境的治理过程中，需要对有机或无机污染物等进行分离或提纯等；需要利用添加剂等调控相变过程等。 案例：冰雪道路治理－添加盐或盐水; 人工降雨－干冰添加剂等。 －－在钢铁及各种合金冶炼中，需要控制熔炼、凝固等生产条件；案例：泰坦尼克号沉没－－ 其中铆钉金属材料方面原因分析。 ??? 解决上述实际问题，都需要用到相平衡热力学的知识！ 4、相平衡的必要条件： 每种物质所在各相中的化学势相等 对于一个多