第五章 相平衡.ppt

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1、第五章相平衡思考题1.1.图5—2中，曲面与曲面相交的abc线是一条等化学势的曲线。这句话的含义是什么？1.解:abc曲线在TP平面上的投影线为adp,该线上的任意一点,在其表示的温度和压力下,二相化学势相等.即与二相处于平衡态2.2.青藏高原的气压为65.8kPa,为什么在青藏高原用一般锅不能将生米烧成熟饭?解:根据不同温度下水的饱和蒸气压表,可知362K是谁的饱和蒸气压为67.5kPa.超过65.8kPa,水已沸腾,一般锅中加热水温不能超过362k,温度不够高,所以生米不能烧成熟饭.3.3.为了防止苯乙烯的高温聚合,可以采用减压蒸馏若使

2、苯乙烯在318.2K减压蒸馏,与计算出设备的真空度为多少?如何算法,尚需那些数据?解:根据克---克方程㏑（p2/p1）=（Hm，相变）/R（1/T1–1/T2）已知一个压力（p1）下的沸点（T1）和气化热（Hm，汽化热）可以求318K（T2）时苯乙烯的饱和蒸气压（p2=外压）。就求得设备的真空度尚需苯乙烯的正常沸点(或一个温度的饱和蒸气压)和汽化热（Hm，vap）。4.4.对于一个含有N种化学物质所组成的体系，若体系中存在化学反应，则N与C存在什么关系？又若其中某一种化学物质在某一相中实际并不存在，是推导出该体系的相律形式仍然是（5—14）

3、式。〖提示：请考虑描述体系组成的变量数与各种物质在各项简化学势相等的等式数应该做怎样的修改？〗解：化学物质数N是指相平衡体系内能够出现的不同化学性质的物质数；组分数C是指给平衡体系内所需的最少物种数，即该相平衡体系如果有了这几物质，则其他的化学物质也会存在于该体系中。如果体系中不存在化学反应，则N=C。如果C种组分在个相中都存在，则描述组成的变量数为（c-1）化学势相等的关系式有c（-1），f=（c-1）-c（-1）＋2=c-+2若某一物质在其中某一相中不存在，则描述组成的变量数为（-1）（c–1）+（c–2）=（c-1）-1化学势

4、关系式有c（-2）+（c-1）=c（-1）-1自由度f=｛（c-1）-1｝-｛c（-1）-1｝+2=c-+2因此体系的相律形式仍然是同一形式。5.5.对于纯水，当水气、水、冰三相共存时，自由度由度为多少？你怎样理解？解：根据相律其自由度f=1-3+2=0，即说明该体系的组成，温度与压力均不任意改变，即确定为（H2O）=1T=273.16Kp=611Pa6.6.在图5—2中，若体系从a点移动到d点，体系的状态将发生怎样的变化；如果从d点移动到a点，则又将发生怎样的变化?解：体系由状态a点开始，经恒温压缩到CT线的交点时液化，全不变成液体后

5、压力继续增加到达C点状态。体系从d电状态经等压升温，到与CT线相交的温度下，开始汽化，直到全部变成水气后，再等压升温到a点状态。7.7.在图5—8（b）中，若体系从a电移动到d点，（a）缓慢改变，（b）快速改变，体系的状态将发生怎样的变化？解：从a→d的缓慢过程为液态硫在恒压下降温过程，在EC线上（b点）冷凝成单斜硫恒压降温过程，与EB线相交于C点时单斜硫变成斜方硫，此后由c→d为斜方硫的恒压降温过程。从c→d的快速改变，是液态硫恒压降温到b点来不及转变成单斜硫很快降到b点温度，开始凝结成斜方硫，b点后为斜方硫恒压降温到d点。8.8.有水气变成液态

6、水是否一定要经过两相平衡态，是否还有其它途径。解：从水的相图可知，将水汽升温超过647.2K后在加压超过2.2×107Pa,然后再降温降压变可不经过两相平衡态将水汽转变成液态水.9.图5—9是CO2的相图,是雨水的相图比较,两者有何异同,图中有哪处f=0?根据相图你如何理解在高压钢瓶内可以储存液态CO2,从钢瓶口快速喷至空气中,在喷口上装一个袋子,在袋内得到的是固态CO2,（干冰）,而不能得到液态CO2?9.15.1167298TfTcCO2（s）CO2（l）CO2（g）T/Kp/pCO2的相图解:与水的相图比较,显著的差别是固液二相平衡相的倾斜

7、方向相反,水的液固二相平衡线斜率dp/dT﹤0,而CO2的dp/dT﹥0;在室温和正常大气压p/p=1时,液态水是稳定的,而对CO2来说水的三相点的p/p﹤1而CO2三相点的p/p﹥1液态是不能稳定存在的,只存在气固二相的平衡,因此从钢瓶中喷出的CO2不可能是液态,高压液态CO2出钢瓶口减压时,迅速汽化膨胀对环境作功,同时吸收大量的热,使另一部分CO2因温度下降而凝结成固态CO2（干冰）10.根据硫的相图,请考虑下述诸问题（a）为什么硫存在四个三相点?（b）将室温下的稳定态硫投入373.2K的沸水中,便迅速取出来与沸水中放置一段较长的时间再取

8、出来,二者的状态可能有和差别?（C）将383K的熔融硫倒入373K的沸水中放置一段时间,硫将成什么状态?（d）将高温硫蒸气