第章多平衡 物理化学电子教 么第五章多相平衡 §51描述多相平衡系统状态的独立变量 §52多相平衡体系的平衡条件 s53相律及其应用 §54单组分系统相图 §5.5二组分系统的相图 §5.6固液系相图 §57三组分系统的相图
第五章 多相平衡 §5.2 多相平衡体系的平衡条件 §5.1 描述多相平衡系统状态的独立变量 §5.3 相律及其应用 §5.4 单组分系统相图 §5.5 二组分系统的相图 §5.6 固液系相图 §5.7 三组分系统的相图
第章多平衡 物理化学电子教 序言 c相平衡是物理化学的重要组成部分,它与热力 学、化学平衡等构成了化学热力学的主要内容. 相平衡规律在化学、化工的科研和生产中占有 重要的地位例如:冷凝、升华、溶解、蒸馏、重 上结晶、萃取、提纯及金相分析等方面都要用到相平 王衡的知识 士 相变过程和相平衡问题到处存在,它们的特点 是:在一定条件下,各组分能在不同的相间发生转 移,并达到动态平衡 反回
相平衡是物理化学的重要组成部分, 它与热力 学、化学平衡等构成了化学热力学的主要内容. 序 言 相平衡规律在化学、化工的科研和生产中占有 重要的地位. 例如: 冷凝、升华、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. 相变过程和相平衡问题到处存在, 它们的特点 是: 在一定条件下, 各组分能在不同的相间发生转 移, 并达到动态平衡
第章多平衡 物理化学电子教 本章主要讨论两方面的内容: 相律多相平衡系统所遵循的规律,即讨论多组 分系统中相数、组分数和描述该平衡系统中变量之 间的关系 特点:只讨论“数目”不讨论“数值”,即该平衡系统 中在一定条件下有几个相、几个变量数,但不能告诉我们 有那些相、那些变量,只能凭经验确定 相图多相平衡系统的状态随温度、压力、浓度 变化的几何图,即状态图 本章内容是在相律的指导下研究各种不同平衡 系统的相图.学习时要掌握用相律讨论相图的方法 王能够读懂相图 反回
本章主要讨论两方面的内容: 相律 多相平衡系统所遵循的规律, 即讨论多组 分系统中相数、组分数和描述该平衡系统中变量之 间的关系. 特点: 只讨论“数目”不讨论“数值” , 即该平衡系统 中, 在一定条件下有几个相、几个变量数, 但不能告诉我们 有那些相、那些变量, 只能凭经验确定. 相图 多相平衡系统的状态随温度、压力、浓度 变化的几何图, 即状态图. 本章内容是在相律的指导下研究各种不同平衡 系统的相图. 学习时要掌握用相律讨论相图的方法, 能够读懂相图
第章多平衡 物理化学电子教 §5.1描述多相平衡系统状态的独立变量 相( phase) 多相平衡系统中物理和化学性质完全相同且均 匀一致(分散度达到分子数量级)的部分 相数( number of phase):系统中不同相的数目称 为相数,用Φ表示 体系含有两个以上的相为多相体系 注意: ①相与相之间有明显的物理界面,在界面上宏 午观性质的改变是飞跃式的 ②相不一定连续. 反回
§5.1 描述多相平衡系统状态的独立变量 ② 相不一定连续. 注意: ① 相与相之间有明显的物理界面, 在界面上宏 观性质的改变是飞跃式的. 相数 (number of phase): 系统中不同相的数目称 为相数, 用Φ 表示. 多相平衡系统中物理和化学性质完全相同且均 匀一致(分散度达到分子数量级)的部分. 1 相(phase) 体系含有两个以上的相为多相体系
第章多平衡 物理化学电子教 应用举例: c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 王相共存 固体:一般有一种固体便为一个相.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) 反回
气体: 不论有多少种气体混合, 只有一个气相. 应用举例: 液体: 按其互溶程度可以组成一相、两相或三 相共存。 固体: 一般有一种固体便为一个相. 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)
第章多平衡 物理化学电子教 2物种数( number of substance 系统中所有能单独存在的化学物质数目成为物 种数,用S表示 3组分数( number of components) 能够表示相平衡系统中各相组成所需要的最少 上的独立物质数目,用C表示 CENER-R R—表示独立的化学平衡数目 R表示化学平衡中同一相浓度限制条件的个 数 反回
R’— 表示化学平衡中同一相浓度限制条件的个 数. R — 表示独立的化学平衡数目. 即 C N R R' 能够表示相平衡系统中各相组成所需要的最少 的独立物质数目, 用C 表示. 3 组分数(number of components) 2 物种数(number of substance) 系统中所有能单独存在的化学物质数目成为物 种数, 用 S 表示
第章多平衡 物理化学电子教 4自由度( degrees of freedom) 描述相平衡系统的确定的状态所需要的独立变 量的数目称为自由度数,用∫表示 独立变量:指在一定范围内可以任意变化,不引 起相的数目的变化 反回
4 自由度(degrees of freedom) 描述相平衡系统的确定的状态所需要的独立变 量的数目称为自由度数, 用 f 表示. 独立变量: 指在一定范围内可以任意变化, 不引 起相的数目的变化
第章多平衡 物理化学电子教 王工 §52相平衡系统的平衡条件 多相平衡系统中,相与相之间没有任何限制,它 平们之间可有热交换、功的传递及物质交流即每个 相是互相敞开的,对具有φ个相系统的热力学平衡, 实际上包含了如下四个平衡条件: 中热平衡条件r=7=-=r° 士 压力平衡条件p“=pB=…=p 相平衡条件4=4B=…=4 化学平衡条件∑vBA2=0 B 反回
§5.2 相平衡系统的平衡条件 多相平衡系统中, 相与相之间没有任何限制, 它 们之间可有热交换、功的传递及物质交流. 即每个 相是互相敞开的, 对具有Φ个相系统的热力学平衡, 实际上包含了如下四个平衡条件： 热平衡条件 Φ T T T 压力平衡条件 Φ p p p 相平衡条件 Φ B B B 化学平衡条件 B 0 B B
第章多平衡 物理化学电子教 §5.3相律及其应用 相律( phase rule) 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 Gibbs提出, 所以又称为 Gibbs相律.如果除T,p外,还受其它力 上场影响,则2改用n表示即 f=C-中+n 反回
§5.3 相律及其应用 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: 相律(phase rule) f = C -Φ + 2 f = C -Φ + n
第章多平衡 物理化学电子教 公式推导 设多相平衡系统中,有S种物质分别分布在 个相中,要描述这种系统需要指定多少个独立的变 量数呢? 按照自由度定义: ∫=多相体糸热力学变量总教-变量关糸数 生①假定S种物质不发生化学反应 (a)多相平衡糸统热力学变量恿数 士 φ个相 物种数浓度变量 S S-1因 ∑xB=1) B S S-1 反回
f = 多相体系热力学变量总数-变量关系数 按照自由度定义: 设多相平衡系统中, 有S 种物质分别分布在Φ 个相中, 要描述这种系统需要指定多少个独立的变 量数呢? 公式推导 (a)多相平衡系统热力学变量总数 Φ个相 物种数 浓度变量 Φ1 Φ2 … S S … S -1 S -1 … 1 B xB (因 ) (1) 假定S 种物质不发生化学反应