物理化学电子教案—第五章 平衡 1873 p 1673-M T/K 熔化物L(单相) 熔化物L(单相) 673 1473 C+LH A+L 1273 A+L b d 573 E1 C+ 1073F ON /B+L C+LD E C+ES B+ES 873a+c + 473 C+ B+E 00.20.4C0.60.81.0 G0 H 0.20.4 0.81.0 CuCK(A) XFeCh FeCl:(B) CaFz(A) XCaClz c06 CaCl2(B) 形成稳定化合物的相图形成不稳定化合物的相图 上一内容下一内容回主目录 返回 2021/2/24
上一内容 下一内容 回主目录 返回 2021/2/24 物理化学电子教案—第五章
第五章相平衡 51引言 52多相体系平衡的一般条件 53相律 54单组分体系的相图 55二组分体系的相图及其应用 56三组分体系的相图及其应用 57*二级相变 4上一内容下一内容令回主目录 返回 2021/2/24
上一内容 下一内容 回主目录 返回 2021/2/24 5.1 引言 5.2 多相体系平衡的一般条件 5.3 相律 5.4 单组分体系的相图 5.5 二组分体系的相图及其应用 5.6 三组分体系的相图及其应用 5.7 * 二级相变 第五章 相平衡
5.1引言 相平衡是热力学在化学领域中的重要应用之一。 研究多相体系的平衡在化学、化工的科研和生产中 有重要的意义,例如:溶解、蒸馏、重结晶、萃取 提纯及金相分析等方面都要用到相平衡的知识。 相图( phase diagram)表达多相体系的状态如何 随温度、压力、组成等强度性质变化而变化的图形, 称为相图。 4上一内容下一内容令回主目录 返回 2021/2/24
上一内容 下一内容 回主目录 返回 2021/2/24 5.1 引言 相平衡是热力学在化学领域中的重要应用之一。 研究多相体系的平衡在化学、化工的科研和生产中 有重要的意义，例如：溶解、蒸馏、重结晶、萃取、 提纯及金相分析等方面都要用到相平衡的知识。 相图（phase diagram） 表达多相体系的状态如何 随温度、压力、组成等强度性质变化而变化的图形， 称为相图
5.1引言 相( phase)体系内部物理和化学性质完全均匀 的部分称为相。相与相之间在指定条件下有明显 的界面,在界面上宏观性质的改变是飞跃式的。 体系中相的总数称为相数,用表示。 气体,不论有多少种气体混合,只有一个气相。 液体,按其互溶程度可以组成一相、两相或三 相共存。 固体,一般有一种固体便有一个相。两种固体粉 末无论混合得多么均匀,仍是两个相(固体溶液 除外,它是单相) 4上一内容下一内容◇回主目录 返回 2021/2/24
上一内容 下一内容 回主目录 返回 2021/2/24 5.1 引言 相（phase） 体系内部物理和化学性质完全均匀 的部分称为相。相与相之间在指定条件下有明显 的界面，在界面上宏观性质的改变是飞跃式的。 体系中相的总数称为相数，用 表示。 气体，不论有多少种气体混合，只有一个气相。 液体，按其互溶程度可以组成一相、两相或三 相共存。 固体，一般有一种固体便有一个相。两种固体粉 末无论混合得多么均匀，仍是两个相（固体溶液 除外，它是单相）
5.1引言 自由度( degrees of freedom)确定平衡体系的状 态所必须的独立强度变量的数目称为自由度,用字 母∫表示。这些强度变量通常是压力、温度和浓度 等 如果已指定某个强度变量,除该变量以外的其它强 度变量数称为条件自由度,用f表示。 例如:指定了压力, f=f 指定了压力和温度,f=f-2 4上一内容下一内容◇回主目录 返回 2021/2/24
上一内容 下一内容 回主目录 返回 2021/2/24 5.1 引言 自由度（degrees of freedom） 确定平衡体系的状 态所必须的独立强度变量的数目称为自由度，用字 母 f 表示。这些强度变量通常是压力、温度和浓度 等。 如果已指定某个强度变量，除该变量以外的其它强 度变量数称为条件自由度，用 表示。 例如：指定了压力， 指定了压力和温度， * f 1 * f = f − 2 ** f = f −
多相体系平衡的一般条件 在一个封闭的多相体系中,相与相之间可以有热 的交换、功的传递和物质的交流。对具有F个相体系 的热力学平衡,实际上包含了如下四个平衡条件: (1)热平衡条件:设体系有x,B,K,Φ个相,达到平衡 时,各相具有相同温度 Ta=TB-L=Td (2)压力平衡条件:达到平衡时各相的压力相等 p=pp=L=p 4上一内容下一内容令回主目录 返回 2021/2/24
上一内容 下一内容 回主目录 返回 2021/2/24 (1)热平衡条件：设体系有 个相，达到平衡 时，各相具有相同温度 T T T = = = L , , , K 5.2 多相体系平衡的一般条件 在一个封闭的多相体系中，相与相之间可以有热 的交换、功的传递和物质的交流。对具有 个相体系 的热力学平衡，实际上包含了如下四个平衡条件： F p p p = = = L (2)压力平衡条件：达到平衡时各相的压力相等
多相体系平衡的一般条件 (3)相平衡条件:任一物质B在各相中的化学 势相等,相变达到平衡 =4王L= (4)化学平衡条件:化学变化达到平衡 BIB 0 4上一内容下一内容◇回主目录 返回 2021/2/24
上一内容 下一内容 回主目录 返回 2021/2/24 5.2 多相体系平衡的一般条件 B B B = 0 （4） 化学平衡条件：化学变化达到平衡 B B B = = = L （3） 相平衡条件： 任一物质B在各相中的化学 势相等，相变达到平衡
5.3相律 独立组分数( number of independent component) 定义: C=s-R-R 在平衡体系所处的条件下,能够确保各相组成所 需的最少独立物种数称为独立组分数。它的数值等于 体系中所有物种数S减去体系中独立的化学平衡数R, 再减去各物种间的浓度限制条件R。 4上一内容下一内容令回主目录 返回 2021/2/24
上一内容 下一内容 回主目录 返回 2021/2/24 5.3 相律 独立组分数（number of independent component） C S R R' 定义： = − − 在平衡体系所处的条件下，能够确保各相组成所 需的最少独立物种数称为独立组分数。它的数值等于 体系中所有物种数 S 减去体系中独立的化学平衡数R， 再减去各物种间的浓度限制条件R
5.3相律 相律( phase rule) f+F=C+2 相律是相平衡体系中揭示相数Φ,独立组分数C和 自由度∫之间关系的规律,可用上式表示。式中2 通常指T,p两个变量。相律最早由Gibs提出,所以 又称为Gibs相律。如果除T,p外,还受其它力场影 响,则2改用n表示,即 f+F=C+n 4上一内容下一内容◇回主目录 返回 2021/2/24
上一内容 下一内容 回主目录 返回 2021/2/24 5.3 相律 相律（phase rule） f C + = + F 2 相律是相平衡体系中揭示相数 ，独立组分数C和 自由度 f 之间关系的规律，可用上式表示。式中2 通常指T，p两个变量。相律最早由Gibbs提出，所以 又称为Gibbs相律。如果除T，p外，还受其它力场影 响，则2改用n表示，即： f C n + = + F
5.4单组分体系的相图 相点表示某个相状态(如相态、组成、温度 等)的点称为相点。 物系点相图中表示体系总状态的点称为物系点。 在T-x图上,物系点可以沿着与温度坐标平行的垂线 上、下移动;在水盐体系图上,随着含水量的变化, 物系点可沿着与组成坐标平行的直线左右移动。 在单相区,物系点与相点重合;在两相区中, 只有物系点,它对应的两个相的组成由对应的相点 表示。 4上一内容下一内容令回主目录 返回 2021/2/24
上一内容 下一内容 回主目录 返回 2021/2/24 5.4 单组分体系的相图 相点 表示某个相状态（如相态、组成、温度 等）的点称为相点。 物系点 相图中表示体系总状态的点称为物系点。 在T-x图上，物系点可以沿着与温度坐标平行的垂线 上、下移动；在水盐体系图上，随着含水量的变化， 物系点可沿着与组成坐标平行的直线左右移动。 在单相区，物系点与相点重合；在两相区中， 只有物系点，它对应的两个相的组成由对应的相点 表示