第5章相平衡 肺动脉 肺泡 肺静脉 +表示C0扩散 +表示0扩散 肺泡外毛细血管 水吸引肥皂 群肥皂分子 分子的头部 肥皂分子的尾部 离开油脂 被油脂吸引 油脂 衣物 衣物 生活中很多事情都涉及相转移问题 惟真帷竇
生活中很多事情都涉及相转移问题 第5章 相 平 衡
第5章相平衡 >典型的分离操作：精馏、吸收、萃取、结晶等 6qV y.H. Vapor Te , 精信装置示意图 PDRUM Heater TDRUM QH AAAAA Liquid L,x,hu fia 1 相平衡是一切分离技术及分离设备开发、设计的 理论基础和关键。 惟真帷竇
典型的分离操作：精馏、吸收、萃取、结晶等 反应物 A 反应物 B + 产物 含A、B 、 C、D、E 的混合物 A和B 纯C D和E 进一步参加反应 产品 副产品 分离 原 料 提纯 提纯 第5章 相 平 衡 相平衡是一切分离技术及分离设备开发、设计的 理论基础和关键
第5章 相平衡 相平衡是多种多样的。 汽液平衡(Vapor Liquid Equilibrium, 精馏装置示意图 简写为VLE)一精馏 必 气液平衡(Gas Liquid Equilibrium, 简写为GLE)一吸收 冬液液平衡(LiquidLiquid Equilibrium,简写为LLE) 一萃取 。固液平衡(Solid Liquid Equilibrium,简写为SLE) 一结晶 惟真帷竇
第5章 相 平 衡 相平衡是多种多样的。 汽液平衡（Vapor Liquid Equilibrium, 简写为VLE）－精馏 气液平衡（Gas Liquid Equilibrium, 简写为GLE）－吸收 液液平衡（Liquid Liquid Equilibrium, 简写为LLE） －萃取 固液平衡（Solid Liquid Equilibrium ,简写为SLE) －结晶
第5章相平衡 相平衡是研究相平衡时体系的温度、压力、各相的组成以 及其他热力学函数间的关系。 多相系统在平衡时的温度-压力组成的关系是定量的处理 精馏、吸收、萃取等分离过程的基础。 相平衡是分离技术及其分离设备开发设计的理论基础。 本章主要讨论汽液平衡。 惟真帷竇
第5章 相 平 衡 相平衡是研究相平衡时体系的温度、压力、各相的组成以 及其他热力学函数间的关系。 多相系统在平衡时的温度-压力-组成的关系是定量的处理 精馏、吸收、萃取等分离过程的基础。 相平衡是分离技术及其分离设备开发设计的理论基础。 本章主要讨论汽液平衡
第5章相平衡 5.1相平衡基础 5.2互溶系统的汽液平衡计算通式 5.3汽液平衡的计算 5.4 Gibbs-.Duhem方程的应用 5.5溶液的稳定性与液液平衡 惟真帷竇
5.1 相平衡基础 5.2 互溶系统的汽液平衡计算通式 5.3 汽液平衡的计算 5.4 Gibbs-Duhem方程的应用 5.5 溶液的稳定性与液液平衡 第5章 相 平 衡
5.1相平衡基础 5.1.1相平衡的判据 平衡判据的确定应以热力学第二定律为依据。 熵增原理： 即 (dS)20或dSu20 这是普遍适用的判据。 惟真帷竇
5.1 相平衡基础 5.1.1 相平衡的判据 平衡判据的确定应以热力学第二定律为依据。 熵增原理： 即 (dS)is≥ 0 或 dSU,V≥0 这是普遍适用的判据
5.1.1相平衡的判据 dSv.r20 达平衡时 Sis→mc dUs≤0 达平衡时 Usyst→min dHp.s≤0 达平衡时 Hyst→min dAr≤0 达平衡时 Asyst→min ★dGrp≤0 达平衡时 Gsyst→min 在相平衡和化学平衡中采用Gibbs自由能的平衡判 据应用最为广泛。 惟真帷竇
dSU,V≥0 达平衡时 Sis→ max dUS,V≤0 达平衡时 Usyst→ min dHp,S≤0 达平衡时 Hsyst→ min dAT,V≤0 达平衡时 Asyst→ min dGT,p≤0 达平衡时 Gsyst→ min 5.1.1 相平衡的判据 在相平衡和化学平衡中采用Gibbs自由能的平衡判 据应用最为广泛
5.1.1相平衡的判据 恒温恒压下的封闭体系，平衡的判据可表达为 (dG)z.p-0 (5-1) 根据式(5-1)，可推出相平衡的条件为： “各相的温度相等、压力相等、各组分在各相的化学位相等” T=T形==T p8=p=.=p π个相，N个组分 4=吲=.=呀 i=1,2.,N 惟真帷竇
恒温恒压下的封闭体系，平衡的判据可表达为 (dG)T,p =0 (5-1) 根据式(5-1)，可推出相平衡的条件为： “各相的温度相等、压力相等、各组分在各相的化学位相等” 5.1.1 相平衡的判据 α β π μi i i μ μ π个相，N个组分 i=1,2,.,N α β π T T T α β π p p p
5.1.1相平衡的判据 将(G)rp0应用于一个多组分两相平衡的封闭体系。 设两相分别为α相与β相，每一相可看作一个敞开体系。则 体系Gibbs自由能的变化： d(nG)=d(nG)+d(nG) 由单相敞开体系的热力学关系式： d(nG)=-(nS)dT+(nV)dp+>Mdn 惟真帷竇
将(dG)T,p =0 应用于一个多组分两相平衡的封闭体系。 设两相分别为α相与β相，每一相可看作一个敞开体系。则 体系Gibbs自由能的变化： 5.1.1 相平衡的判据 d(nG) d(nG) d(nG) 由单相敞开体系的热力学关系式: i ni d(nG) (nS)dT (nV)dp d
5.1.1相平衡的判据 在恒温恒压下，对多组分体系的各相有： 对相：dnG)“=∑4dn 对相：d(nGP=∑4dn吲 d(nG)=∑4dn+∑4dn 如果体系在恒温恒压下两相达平衡状态，则 (dG)Ip=0 惟真帷竇
在恒温恒压下，对多组分体系的各相有： 对α相： 5.1.1 相平衡的判据 nG i dni d( ) 对β相: nG i dni d( ) nG i dni i dni ∴ d( ) 如果体系在恒温恒压下两相达平衡状态，则 (dG)T,p=0