《物理化学》课件-相平衡.ppt

《《物理化学》课件-相平衡.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第五章相平衡（phaseequilibrium）2016编辑学时：6~7主讲:王女课程中心：物理化学B第五章相平衡2马氏体—形成奥氏体后淬火，高的强度和硬度奥氏体—C-γ-Fe，塑性较高铁素体—C-α-Fe，类纯铁，有铁磁性本章学习意义物质(材料)的性能与相组成密切相关；马氏体是将钢加热到一定温度(形成奥氏体)后经迅速冷却(淬火)，得到的能使钢变硬、增强的一种淬火组织。铁素体是碳在α-Fe中的间隙固溶体,体心立方晶格，晶格间隙小，溶碳差，似纯铁，有铁磁性;奥氏体是碳在γ-Fe中的间隙固溶体,面心立方晶格，硬度低,塑性高,易于热变形加工,"趁热打铁";

2、第五章相平衡本章学习意义物质(材料)的性能与相组成密切相关；相平衡理论是冶金及很多工业分离及提纯技术的基础；问题的提出有几相—服从相律哪几相、含量如何—用相律分析相图3马氏体—形成奥氏体后淬火，高的强度和硬度奥氏体—C-γ-Fe，塑性较高铁素体—C-α-Fe，类纯铁，有铁磁性第五章相平衡4§5-1相律目录§5-2纯物质系统的相平衡§5-3二元双液系的相平衡§5-4二元合金及水盐系的相平衡（§6.8后三元相图为不要求内容）第五章相平衡5学习要求及重点掌握相平衡的普遍规律——吉布斯相律；掌握纯物质系统相平衡的特点及相图分析；掌握二元双液系基本相图分析及杠

3、杆规则；掌握二元固液系统基本相图分析。§5-1相律6相律(phaserule)——相平衡的普遍规律知识点理解自由度F、独立组分C数的含义了解相律的推导会用相律分析相关问题多组分多相系统十分复杂。1876年Gibbs导出，揭示了系统自由度数F与独立组分数C和相数P间关系。JsoiahWillardGibbs,1839-1903年。吉布斯的“相律”对于多相体系具有高度概括性的普适规律。重要意义就在于推动了化学热力学及整个物理化学的发展，也成为相关领域诸如冶金学和地质学等的重要理论工具。§5-1相律7一、聚集态与相实物存在的形式系统中物理及化学性质完全均一

4、的部分；均匀分散达分子量级；不同相有界面。≠多(单)组分单相单组分单相多组分复(单)相多(单)组分复(单)相§5-1相律8二、自由度维持相平衡条件下，一定范围内可独立改变其数量的强度性质数。T、p、xB…液态液-气平衡固-液-气平衡T、p可变,F=2T-p对应,F=1T、p固定,F=0纯水定p下T-c对应F=1H2O-NaCl§5-1相律9三、相律的导出推导思路：自由度数F=总数－非独立数设一个相平衡系统：S种物质、P个相，且每物质在每相中均有分布，总强度变量数=S×P+2非独立强度变量数T、p及所有x受限制的x浓度等式P个化学势等式S×(P-1)独

5、立化学平衡R个其它浓度限制R’个§5-1相律10三、相律的导出讨论：Pmin=1,Fmin=0；定C，P↗，F↘；定P，C↗，F↗；常压下凝聚态系统：F=C–P+1——相律独立组分数当含除p外有其它外力场时为n对理解相图很有帮助§5-1相律11四、相律应用例5-1、根据相律：F=C-P+2，C=S-R-R’求下列平衡体系的C、P、F。⑴CaCO3(s),CaO(s),CO2(g)体系；⑵任意比混合的C(s),CO(g),CO2(g)及O2(g)体系；⑶N2(g),H2(g),NH3(g)体系Ⅰ任意比例混合；Ⅱ氮气、氢气摩尔比为1:3；Ⅲ在60℃的真空

6、容器中投入氨气；2，3，14-2=2，2，22，1，31，1，21，1，1§5-1相律12四、相律应用例5-2、已知Na2CO3与H2O能形成三种含水盐。即含1、7和10个结晶水的碳酸钠。问：⑴30℃下，与水蒸气平衡共存的含水盐最多可能有几种？⑵-10℃及101kPa下，与碳酸钠水溶液及冰平衡共存的含水盐最多可能有几种？解：⑴设S=2，则R=0、R’=0，C=S-R-R’=2F=C-P+1=3-P，∵Fmin=0，∴Pmax=3⑵101kPa、-10℃：F=C-P+0=2-P，∴Pmax=2，只有冰没有盐2种含水盐§5-2纯物质系统的相平衡13知识点

7、通过相图绘制及其分析深入理解相律理解纯物质相图中点、线、面的含义熟悉水、二氧化碳的相图回顾：§2-6克拉贝龙(Clapeyron)方程14表明，纯物质两相平衡p、T互为函数纯物质两相平衡时，p与T之间应满足：——Clapeyron方程1、lg和sg平衡：凝聚相饱和蒸汽压与温度关系2、sl平衡：晶体相熔点随压强的变化§5-2纯物质系统的相平衡15二、纯组分系统的相图1、相图绘制：p-T曲线2、相图分析：线、点、面含义3、相图利用：了解相变化过程以水为例：122130PFFmax，p、T二维坐标系——完整相平衡p、T一一对应p、T为定值Pmax§5-2纯

8、物质系统的相平衡16二、纯组分系统的相图1、相图绘制：P=2时p-T一一对应T/℃p冰/kPap水/kPap