相图与相平衡基础知识.pptxVIP

会计学;相图的应用;相平衡研究中的一些基本概念;系统;相;;一个物质可以有几个相。例如水可有固相、气相和液相。相与物质的数量多少无关，也与物质是否连续没有关系，如水中有许多冰块，所有的冰块的总和为一相。;对于系统中纯液体是一个相，混合液体则视其互溶程度而定，能完全互溶形成真溶液的，即为一相，若出现液相分层便不止一相，如NaCl溶于水中成为NaCl水溶液虽然此溶液中有NaCl和水两中物质，但仍然组成一个液相，而30℃时，酚－水系统中若含有40wt％酚及60wt％水，这个浓度超过了该??度时酚在水中的溶解度，及水在酚中的溶解度，于是此系统就分成两个液相。一个是酚溶于水的溶液（含酚9％），另一个是水溶于酚的溶液（含酚70％）。;对于系统中的固体，则有以下几种情况： 1）形成机械混合物几种固态物质形成的机械混合物，无论其粉磨的多细，都不可能达到相所要求的微观均匀，因而都不能视为单相，有几种物质就有几个相。在硅酸盐系统中，在低共熔温度下从具有低共熔组成的液相中析出的低共熔混合物是几种晶体的机械混合物，因而，从液相中析出几种晶体，即产生几种新相。;2）生成化合物 固态物质间每生成一个新的化合物，则形成一种新的固态物质，即产生一个新相。 3）形成固溶体 由于在固溶体晶格上个物质的化学质点是随机均匀分布的，其物理性质和化学性质符合相的均匀性要求，因而几个物质间形成的固溶体为一个相。 4）同质多晶现象 在硅酸盐物系中，这是极为普遍的现象，同一物质的不同晶型（变体）虽具有相图化学组成，但由于其晶体结构和物质性质不同，因而分别各自为相，有几种变体，即有几个相。;总之，气相只能一个相，无论多少种气体混在一起都一样，形成一个气相，液体可以是一个相，也可以是两个相（互溶程度有限时）。固体如果是连续固溶体为一相；其他情况下，一种固体物质是一个相。 一个系统中所含有相的数目，叫做相数，以符号P表示，按照相数的不同，系统可分为单相系统（P=1），二相系统（P=2），三相系统（P=3）等。含有两个相以上的系统，统称为多相系统。;独立组元（也称独立组分）;足以表示形成平衡系统中各相组成所需的最小数目的物种（组元）称为独立组元，它的数目，称为独立组元数，以符号C表示。常把具有n个独立组元的系统称为n元系统。按照独立组分数目的不同，可将系统分为单元系统（C＝1）、二元系统（C＝2）、三元系统（C=3）等。;;;;;;第18页/共41页;;;这里要补充说明一下，三相点和普通所说的冰点（0℃，101.325kPa）并不相图，通常水的冰点是暴露在空气中的冰水两相平衡的温度，其中水已被空气中的各种气体所饱和，而且气相总压力是101.325kPa，因此体系已非单元体系，由于空气中各种气体溶于水，使的原单元体系的三相点温度降低0.0024℃，又由于压力从610.483Pa增大到101.325kPa，体系的三相点温度又降低0.0075℃，这两种效应就使三相点温度从0.0099℃下降到通常水的冰点温度0℃;（5）外界影响因素 影响系统平衡状态的外界因素包括温度、压力、电场、磁场、重力场等，外界影响因素的数目称为影响因素数，用符号n表示，因为在不同情况下，影响系统平衡状态的因素数目不同，所以n值要视具体情况而定，在一般情况下只考虑温度和压力对系统平衡状态的影响，即n＝2。;对于凝聚系统，由于在一定条件下并不具有足以觉察的蒸汽压，主要是液相和固相参加相平衡，系统本身没有或只有很少的气相，而外部压力实际是保持一定的，即在相变过程中压力保持常数，这样就可以不考虑压力对相平衡的影响，因此，影响凝聚系统平衡状态的外界影响因素主要是温度，即n＝1 需要指出的是，压力对陶瓷系统中相平衡的影响并不总是可以忽略不计的，在非常高的温度或加压下研究系统是，压力必须做为变量予以考虑。;相律 吉布斯根据前人的实验素材，用严谨的热力学作为工具，于1876年导出了多相平衡系统中，系统的自由度数（F），独立组元数（C），相数（P）和对系统的平衡状态能够发生影响的外界影响因素（n）之间的关系，相律的数学表达式为： F＝C－P＋n 一般情况下，只考虑温度和压力对系统的平衡状态的影响，即n＝2，则相律表达式为 F＝C－P＋2;;在平衡时，各相的温度、压力相同（其它外界条件不考虑），应再加上这两个变量，这样体系需要任意指定的变量数应为 F＝P（C－1）＋2 但是这些变量还不全为独立变量，由热力学可知，平衡时个组分在各相间的分配应满足平衡条件，即每个组分在各相中的化学位应该相等;μ1（1）＝μ1（2）＝μ1（3）＝……μ1（P） μ2（1