相变潜热的计算.ppt

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1、相变潜热intentheatofphasechange一、相变潜热机理相：系统中具有完全相同的物理性质和化学组成的均匀部分。相变化过程：物质从一个相转移到另一个相的过程。实质：新相的生成和旧相的消失。1.相的定义（1）只要是气体，无论一种或几种混合在一起，都是一相；（2）液体根据其互溶程度，通常为一相、两相、三相共存；（3）固体无论分散得多细，一般有几种固体就有几种相。2.相的分类3.相变潜热的定义相变潜热：是指单位质量或者单位物质的量的物质在等温等压的情况下，从一个相转变为另一个相吸收或者放出的热量。常见的：固-液转变→熔解热液-气转变→汽化热固-气转变→升华热许多固体在不同的温度

2、和压强下具有不同的结晶形式，即可以从一种固相转变为另一种固相，这种过程称为同素异晶转变。同素异晶转变过程中也要产生相变潜热。4.不同物质的相变潜热（1）对于纯物质，一般认为相变是在单一温度下进行的（即所谓的理想相变），其相变值可视为一个常数；（2）对于复合相变介质，其相变是在一个小的温度范围内进行的，在这种相变过程中的相变潜热不再是一个常熟，与温度t有关。5.相变潜热的大小液相分子比在固相分子中有大得多的自由动能，具有较高的能量，气相中分子也具有较高的自由度，分子间完全自由，相互引力几乎为0。同等情况下，对应的潜热大小：固-气＞液-气＞固-液二、相变潜热的计算相变液体气化→蒸发热固体

3、溶化→熔解热液体凝固→凝固热固体晶型转变→相变热相变潜热相变材料按照其相变类型分类，总共可以分成四类：（1）固-气相变材料（2）液-气相变材料（3）固-固相变材料（4）固-液相变材料气-液固-液固-气固-固热力学公式查手册特鲁顿公式陈氏方程Riedel方程克劳修斯方程沃森公式经验公式变时间步长法有限差分-有限单元法焓法显热容法DSC法DTA法相变潜热的实质：相变过程中末态与初态的焓差△H，即相变焓。同时，一般来说，压力对于固体、液体的焓的影响都很小，所以在压力变化不大的情况下，可以忽略压力对于固体、液体的焓的影响。方法①：根据热力学公式为相变焓，为相变温度，为相变熵。11方法②：查手

4、册许多纯物质在正常沸点（或熔点）下的相变潜热数据可在手册中查到。若查到的数据，其条件不符合要求，可设计一定计算途径来计算。例如：A（液）1molT1,P1A（汽）1molT1，P1A（液）1molT2,P2A（汽）1molT2，P2△h3△h1△h2△h4△h2＝△h1－△h3－△h4（已知）（？）方法③：特鲁顿法则（沸点法）△hv＝bTb(kJ/mol)b为常数，对非极性液体，b＝0.088;水﹑低分子量醇，b＝0.109。Tb为液体的正常沸点，K；△hv汽化潜热，kJ/mol。注意：此法用于计算标准汽化热即正常沸点下的相变潜热；计算误差比较大，在30%之内。方法④：陈氏方程Tb为

5、液体的正常沸点，KTc为临界温度，KPc为临界压力，atm注意:此方程适用于烃类及弱极性化合物，误差一般小于4%。不适用醇酸等具有缔结性的化合物。14方法⑤Riedel方程Tb正常沸点，K;△hv正常沸点下的汽化潜热，J/mol;pc临界压力，Mpa;Trb正常沸点下的对比温度(Trb=Tb/Tc)注意：此公式计算正常沸点下的汽化焓，误差一般都在5%之内。15方法⑥克劳修斯-克拉贝隆方程式中p*蒸汽压，其单位要视式中常数B的数值而定，此方程△h看作常数若在蒸汽压数据覆盖的范围内，△h可看作为常数时，则可将实验测得的几个温度下相应的饱和蒸汽压数据，作lnp-1/T图，由直线斜率（－△h

6、v/R)求出此温度范围内的平均摩尔汽化热。16在很多情况下，汽化热随温度改变，需用克拉贝隆方程：式中，Vg、Vl分别为气体和液体在温度T时的摩尔容积。中低压时，Vg﹥﹥Vl，由理想气体状态方程代入下式得：温度T时的汽化热可用lnp-T图由蒸汽压数据来计算，即曲线上某温度处的切线斜率，就是该温度的（dlnp/dT），由上式求出△hv。17方法⑦：沃森公式式中：Tr1、Tr2分别是T1、T2下的对比温度注意：此公式在临界温度10K以外平均误差为1.8%方法⑧：标准熔化热的经验估算△hm（J/mol)≈9.2Tm(用于金属元素)≈25Tm(用于无机化合物)≈50Tm(用于有机化合物)式中T

7、m为正常熔点,K。方法⑨：变时间步长法步长就是将需要测量的数值均匀分成若干个区间，每个区间的长度就叫步长。时间步长法应该是以时间轴为主自变量，确定步长后定点测值，简单来说就是每隔一段时间取一个值记录下来，方便统计、观察数据。固-液相变过程：方法⑩：有限差分-有限单元法该方法将求解域划分为差分网格，用有限个网格节点代替连续的求解域。方法⑾：焓法由于相变问题的复杂性，一般采用近似分析或者数值分析的方法来求解。对该类问题建立焓法模型，如对相变墙体传热的特性进行分