考研物化课件相平衡5-3单组分系统的相平衡.pptx

1、 5-3 单组分系统的相平衡单组分系统的相平衡 一、单组分系统的两相平衡一、单组分系统的两相平衡Clapeyron方程方程 dG2 dG1 则则 而而则则 Clapeyron 方程方程公式应用条件：公式应用条件：纯物质任意两相平衡体系纯物质任意两相平衡体系例如：冰例如：冰水平衡体系，水平衡体系，压力增大，冰的熔点下降。压力增大，冰的熔点下降。绝大多数物质的熔点随压力增大而升高。绝大多数物质的熔点随压力增大而升高。Clapeyron方程应用于固、气平衡或液、气平衡方程应用于固、气平衡或液、气平衡体系，引入假设条件体系，引入假设条件：不随温度而变化不随温度而变化 气体视为理想气体气体视为理想气体

2、忽略忽略Vml或或Vms则则 ClausiusClapeyron 方程方程不定积分：不定积分：定积分式：定积分式：若考虑相变焓与温度的关系：若考虑相变焓与温度的关系：则则 积积 分分常数项常数项 此经验规则对于分子有缔合、极性比较此经验规则对于分子有缔合、极性比较高的液体不适用。高的液体不适用。例题例题1 1 苯的正常沸点苯的正常沸点80.1,假定液体苯服从假定液体苯服从 Trouton规则，估算外压力为规则，估算外压力为80.0kPa 下苯的沸点。下苯的沸点。楚顿楚顿(Trouton)规则：规则：注意注意解：解：由由 解之解之 例题例题2 2 已知水的摩尔气化焓已知水的摩尔气化焓 高压锅内允

3、许的最高压力高压锅内允许的最高压力0.23MPa，计算水在压，计算水在压力锅内所能达到的最高温度是多少？力锅内所能达到的最高温度是多少？解：已知水解：已知水压力为压力为设沸点为设沸点为由克由克-克方程：克方程：例题例题3 3 液态汞的饱和蒸气压与温度的关系为液态汞的饱和蒸气压与温度的关系为将已知函数式对将已知函数式对T 微分：微分：求求25时时Hg(l)的的解：解：二、外压与蒸气压的关系二、外压与蒸气压的关系不活泼气体对蒸气压的影响不活泼气体对蒸气压的影响饱和蒸气压饱和蒸气压:一定温度下一定温度下,纯物质两相平衡时气相纯物质两相平衡时气相 的平衡压力，称为该物质在该温度下的平衡压力，称为该物质

4、在该温度下 的饱和蒸汽压，用的饱和蒸汽压，用若气相中有惰性气体，饱和蒸气压会否改变？若气相中有惰性气体，饱和蒸气压会否改变？问问题题表示表示 则则但但 外压对蒸气压影响较小，一般可忽略外压对蒸气压影响较小，一般可忽略 若气相视作理想气体，若气相视作理想气体，则则若不考虑若不考虑Vm(l)与压力的关系，则与压力的关系，则 pg*纯物质饱和蒸汽压；纯物质饱和蒸汽压；pg有惰性气体，总压为有惰性气体，总压为pe e时的蒸气压时的蒸气压一定温度下，一定温度下，则则外压与外压与蒸气压的关系蒸气压的关系 水相图水相图1.1.相图制作相图制作图图1 1 水的相图水的相图 实验测定水在任实验测定水在任意两相平

5、衡时的温度、意两相平衡时的温度、压力，将所得数据在压力，将所得数据在 p-T图上描绘出来，即图上描绘出来，即得到水的相图。得到水的相图。三、三、单组分体系相图单组分体系相图2.相图分析相图分析静态分析：静态分析：OAOA线：水的饱和蒸气压线线：水的饱和蒸气压线T，pT*止于临界温度止于临界温度OBOB线：冰的蒸气压线线：冰的蒸气压线止于绝对零度止于绝对零度 OC OC线线:冰的熔点线冰的熔点线图上图上p T，原因是水原因是水Vm,sVm,lp 2000atm，T=20时，时，冰的晶形发生改变，故冰的晶形发生改变，故不能无限升压使温度降不能无限升压使温度降低。低。ODOD线：过冷水的饱和蒸汽压与

6、温度的关系曲线线：过冷水的饱和蒸汽压与温度的关系曲线O O点：水的三相点点：水的三相点T=0.01 p=610.62PaPa水的三相点与冰点区别：水的三相点与冰点区别：三相点：三相点：纯水蒸汽、水、冰三相平衡共存纯水蒸汽、水、冰三相平衡共存冰冰 点点：101325Pa下被空气所饱和的水的凝固点下被空气所饱和的水的凝固点冰点为温度冰点为温度00为什么冰点低于三相点为什么冰点低于三相点 问问题题 对于水对于水p，T压力从压力从p=610.62Pa 101325Pa T1=0.00747K 空气在水中的溶解度空气在水中的溶解度稀溶液依数性冰点下降稀溶液依数性冰点下降 T2=0.00241K两种效应的

7、总和使冰点下降值：两种效应的总和使冰点下降值：0.00241K+0.00747K0.01K面分析面分析：GLS分析可知：分析可知：AOCAOC区域区域:液相；液相；AOBAOB区域区域:气相；气相；M MN N R RR点处：点处：G L 两相平衡两相平衡M点处：点处：体系为单一液相体系为单一液相N点处：点处：体系为单一气相体系为单一气相BOCBOC区域区域:固相固相动态分析：动态分析：体系从点体系从点体系相态变化体系相态变化4 43 32 21 1 3.3.相律分析相律分析单相区单相区(面面)：如如M点点M M两相区两相区(线）：线）：如如N点点N N三相点三相点O：无变量点无变量点为什么有些固体加热时易升华？为什么有些固体加热时易升华？水蒸汽在何种条件下能形成霜或雾？水蒸汽在何种条件下能形成霜或雾？问问题题