第02章--多相多组分系统热力学(6).ppt

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1、化学与材料科学学院第二章多相多组分系统热力学(6)刘辉主要内容§2.1均相多组分系统热力学1§2.2气体热力学2§2.3多组分气—液平衡系统热力学3§2.4Gibbs相律4§2.7三组分系统的相平衡7§2.6两组分系统的相图6§2.5单组分系统的相图5§2.6二组分系统相图气液平衡相图固液平衡相图部分互溶双液系统完全互溶双液系统完全不互溶双液系统简单低共熔混合物系统形成化合物系统形成固态溶液系统热分析法绘制相图溶解度法绘制相图形成稳定化合物形成不稳定化合物完全互溶固熔体部分互溶固熔体理想液态混合

2、物实际液态混合物一、相律分析C=2，f=C-P+2=2+2-p=4-PPmin=1，fmax=3(T,p及x)固定T或p，f*=C-P+1=3-P对于两组分系统，通常固定p绘制T~X图，或固定T绘制p~X图。Pmin=1,fmax*=2fmin*=0，Pmax=3，即最多允许三相平衡共存。二、气液平衡相图1.完全互溶双液系统原则上所有相图均是通过实验测定数据绘制出来的，但对理想液态混合物系统来说，因各组分服从Raoult定律，其p~XB和p~YB数据可由计算获得。（1）理想液态混合物的相图①理想液态混合物

3、的p-x图由Dalton和Raoult定律代入绘制相图根据上面的公式，给定一个压力值就可解得一组气液两相平衡的p~xB~yB数据。由p~xB数据绘制出液相线由p~yB数据绘制出气相线ABXB→p液相线气相线②面p-x图③点是纯A的饱和蒸气压是纯B的饱和蒸气压①线l+g气液两相平衡区识图ABXB→p液相线液相线液相区液相区气相线气相线气相区气相区gp-x图ll+gABXB→p物系点与相点物系点：是整个系统总的状态点。由p和系统总组成XB确定。例如：①压力为p1，组分B的摩尔分数为x1，物系点为O1O1x1p

4、1②压力为p2，组分B的摩尔分数为x2，物系点为O2，相点也为O2。此时系统为液相，其相点也为O1，相点：是表示平衡系统中每一个相的状态点。由p和平衡各相组成XB和YB确定。p2x2O2③压力为p3，组分B的摩尔分数为x3，物系点为O3，相点分别为E和F。EF叫连接线。x3p3O3EF重要概念xfxeBgll+gAXB→pOEFxoxexfp落在EF线上所有物系点的对应的液相和气相组成，都由E点和F点的组成表示。液相和气相的数量借助于力学中的杠杆规则求算，即以物系点O为支点，支点两边连结线OE和OF为力臂

5、，计算液相和气相的物质的量或质量，这就是杠杆规则。可用于任意两相平衡区。f*=2-2+1=1Xo’O’gp-x图ll+gABXB→p相律分析在液相区或气相区：C=2，p=1，f*=2-1+1=2，系统有两个自由度，p和组成x可在一定范围内独立变化而维持单相不变。在气液两相平衡区：C=2，p=2，f*=2-2+1=1，系统只有一个自由度，p和组成x只有一个是独立变量，当指定p时，两相的组成也就一定了。液气pEF②理想液态混合物的T-x图定压下，将不同组成的理想混合物加热至沸，测得沸点与气、液相组成的关系，可

6、绘制出T~x图。TATBTA是纯A的沸点，TB是纯B的沸点。TX→AB依据两相平衡时T~y的关系，可绘制出气相线。依据两相平衡时T~x的关系，可绘制出液相线。识图①线②面液相区气相区③点液相线液相线气相线气相线TATBTA是纯A的沸点，TB是纯B的沸点。TX→AB气液气液液气两相平衡区识图当系统的温度为T，组成为X时，整个系统的状态用O点描述，该点叫做物系点。TX→ABTATBlgl+g液相线气相线OOlOgTx此时系统处于两相平衡，平衡的液相为Ol，气相为Og，Ol和Og叫做相点。OlOg叫做连接线。两

7、个相的量可由杠杆规则求出。变化过程分析组成为X的系统在等压升温过程状态变化分析。TXB→ABxOT1bO’a’b’yO”a”T2在T1~T2温度区间，系统始终保持沸腾状态。T1T2叫做沸程。液相区气相区l+gp~x图与T~x图的比较TATBTA是纯A的沸点，TB是纯B的沸点。TX→ABABXB→p是纯A的饱和蒸气压是纯B的饱和蒸气压液相线液相线气相线气相线llgg(2)实际液态混合物的相图①正偏差与负偏差H2OCH3OHpH2O=pH2O*XH2OpH2O~XH2OpCH3OH=pCH3OH*XCH3OH

8、pCH3OH~XCH3OHp~XCH3OHpH2O*pCH3OH*(2)实际液态混合物的相图①正偏差与负偏差正偏差负偏差①正偏差与负偏差最大负偏差最大正偏差一般说来，当A组分发生正偏差时，B组分也发生正偏差；反之亦然。实际液态混合物的相图H2OCH3OHpH2O*pCH3OH*液相线液相线气相线气相线XCH3OH→p~XCH3OHp~yCH3OH液相区气相区g+lp实际液体混合物p～x图与T～x图的比较液相区液相区气相区气相区