第九章相变( Phase transitions) 591基本概念 物态与相( State of Substances and phase) 物态:当大量的微规粒子在一定的温度和压力下相互集聚为 种稳定的结构状态时,就叫做“物质的一种状态”, 简称为物态。 相:是指在热力学平衡态下,其物理、化学性质完全相同、 成分相同的均匀物质的聚集态
第九章 相变(Phase Transitions) §9.1 基本概念 一、物态与相(State of Substances and Phase) 物 态 ：当大量的微规粒子在一定的温度和压力下相互集聚为 一种稳定的结构状态时，就叫做“物质的一种状态” ， 简称为物态。 相： 是指在热力学平衡态下，其物理、化学性质完全相同、 成分相同的均匀物质的聚集态
相变( Phase transitions) 单相系冰的比容v1.0908×10m/kg 复相系水的比容v1=1021207mk 相变:物质在压强、温度等外界条件不变的情况下,从一个相 转变为另一个相的过程称为相变。 相变过程也就是物质结构发生突然变化的过程。 一级相变( First- order transition):有体积变化,并伴有相变潜热 二级相变( Second- order transition):无体积变化,无相变潜热; 物质的热容,热膨胀系数,绝热压缩系数发生变化 单元系一级相变的特征
二、相变(Phase Transitions) 单相系 复相系 3 3 3 / 1.00021 10 / m kg m kg − = -3 s l 冰的比容 v =1.0908 10 水的比容 v 相变：物质在压强、温度等外界条件不变的情况下，从一个相 转变为另一个相的过程称为相变。 一级相变(First-order Transition):有体积变化，并伴有相变潜热 二级相变（Second-order Transition):无体积变化，无相变潜热； 物质的热容，热膨胀系数，绝热压缩系数发生变化。 三、单元系一级相变的特征 相变过程也就是物质结构发生突然变化的过程
1、相变时体积变化( Volume Change) 2、相变潜热( Latent heat of Phase Change) 单位质量的物质由1相转变为2相时所吸 收或放出的热量,称为相变潜热。 u1-1相单位质量内能 u22相单位质量内能 1相的比容(单 V22相的比容(单 位质量的体积) 位质量的体积)
1、相变时体积变化(Volume Change) 2、相变潜热(Latent Heat of Phase Change) 单位质量的物质由 1 相转变为 2 相时所吸 收或放出的热量，称为相变潜热。 u1—1相单位质量内能 u2—2相单位质量内能 v1—1 相的比容（单 位质量的体积） v2—2相的比容 （单 位质量的体积）
L2-1+p 相变潜热内潜热 潜热 h1-1相单位质量的焓 1=1+p h22相单位质量的焓 Ih2=u,+pv? l=h2-h=l2-1+p(2-n)
l u u p v v = − + − 2 1 2 1 ( ) 相变潜热 内潜热 外潜热 h1—1相单位质量的焓 h2—2相单位质量的焓 1 1 2 2 u pv u pv = + = + 1 2 h h l h h u u p v v = − = − + − 2 1 2 1 2 1 ( )
92气液相变 ( Liquid and vapor Phase Change) 蒸发与凝结饱和蒸气压 (Vaporization Saturated Vaporpressure 物质从液态变为气态的过程称为气化。 蒸发:发生在任何温度下的液体表面。 沸点:发生在沸点时的整个液体中。 物质由蒸汽变为液体的过程称为凝结
§9.2气液相变(Liquid and Vapor Phase Change) 一、蒸发与凝结 饱和蒸气压 (Vaporization Saturated Vaporpressure) 物质从液态变为气态的过程称为气化。 蒸发：发生在任何温度下的液体表面。 沸点：发生在沸点时的整个液体中。 物质由蒸汽变为液体的过程称为凝结
1、蒸发与凝结 蒸发致冷 影响蒸发的因素: 1、表面积2、温度3、通风 2、饱和蒸汽及饱和蒸汽压 蒸发 饱和蒸汽 n=n俩两相平衡 凝结 饱和蒸汽压 液气两相达到平衡时的蒸气称为饱和蒸气,其压强称为 饱和蒸气压
1、蒸发与凝结 蒸发致冷 影响蒸发的因素： 1、表面积 2、温度 3、通风 2、饱和蒸汽及饱和蒸汽压 饱和蒸汽 n n = 蒸发 两相平衡 凝结 饱和蒸汽压 液气两相达到平衡时的蒸气称为饱和蒸气，其压强称为 饱和蒸气压
饱和蒸气压与体积无关 饱和蒸气压随温度的升高而增加 饱和蒸气压与物质的种类有关 饱和蒸气压与液面的形状有关
·饱和蒸气压与体积无关 ·饱和蒸气压随温度的升高而增加 ·饱和蒸气压与物质的种类有关 ·饱和蒸气压与液面的形状有关
3、凝结核、云及人工降雨 凝结核 暖云:大小水滴共存 工降丽利用干冰靡温, 利用碘化银做 冷云:由冰晶组成 凝结核 混合云:由冰晶和水滴组成 4、过饱和蒸气 若没有足够的凝结核,或凝结核过小,即使蒸气压 强超过该温度下的饱和蒸气压,液滴仍不能形成并长大, 因而出现过饱和现象,这样的蒸气称为过饱和蒸气压, 或过冷蒸气
3、凝结核、云及人工降雨 凝结核: 暖云：大小水滴共存 冷云：由冰晶组成 混合云：由冰晶和水滴组成 人工降雨 利用干冰降温， 利用碘化银做 凝结核 4、过饱和蒸气 若没有足够的凝结核，或凝结核过小，即使蒸气压 强超过该温度下的饱和蒸气压，液滴仍不能形成并长大， 因而出现过饱和现象，这样的蒸气称为过饱和蒸气压， 或过冷蒸气
二、沸腾( Boiling 沸腾是在液体表面及液体内部同时发生的剧烈 的汽化现象。 液体沸腾的条件: P 液面 p—池外压强 他和蒸汽压 VP 0 nRt 泡角气体压强
二、沸腾(Boiling) 液体沸腾的条件： 0 p p —泡外压强 —饱和蒸汽压 —泡内气体压强 nR T V 沸腾是在液体表面及液体内部同时发生的剧烈 的汽化现象。 液 面 h r V P P 0
P 气泡的平衡条件: 液面 I+P=P+<Q VRT pgh, VP pgh<<p. VRT +P=P+ 2a○ 泡内外的压强差应等于由表面 VRT 20 +P0)-P 张力引起的附加压强。 4丌)31 ∴P+ S VRT p ×p 0 V/ V V3 随着温度的升高,气泡不断胀大,维持平衡,当饱和蒸气压增大 到外界压强时,不能再维持平衡,发生沸腾
液 面 h r V P P 0 r 2 P P V RT gh P, gh, r 2 P P V RT 0 0 + = + + + = + 泡内外的压强差应等于由表面 张力引起的附加压强。 1 3 1 1 3 3 2 4 1 2 3 p r V V = = = 气泡的平衡条件： 0 3 1 3 0 1 P V RT V P V r 2 P ) P V RT ( + = + = + − = 随着温度的升高，气泡不断胀大，维持平衡，当饱和蒸气压增大 到外界压强时，不能再维持平衡，发生沸腾