相律与相图ppt课件.ppt

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1、第九章相律与相图以前：具体的平衡体系纯物质两相平衡；溶液与蒸气平衡；多相化学反应平衡出发点：各相化学势相等本章：相平衡的一般规律几何图形描述平衡条件间关系讨论图上点、线、面的意义、相律及条件（T或p或x）变化的相关问题§1相律相律：研究相态变化的规律。相数(Φ)，组元数(C)，自由度数（f）一、相与相数（Φ）相：体系中物理、化学性质完全一致的所有部分的总和。相与相：明显界面；机械方法可分开；宏观界面性质突变；与物质量无关。相数：体系中所含相的数目，记为Φ。自然界中物质有三种存在形态（s，l，g）气态：一般能无限混

2、合——单相液态：完全互溶——单相不完全互溶——多相固态：一般不能互溶——多相固溶体——单相二、组元和组元数组元（分，Component），也称独立组元描述体系中各相组成所需最少的、能独立存在的物质(讨论问题方便)。组元（分）数：体系中组元的个数，简称组元，记为C。无化学反应体系：组元数=物种数（N）有化学反应（R）体系：组元数≠物种数如H2(g)，O2(g)，H2O(g)★常温、常压下，C=3★2000℃、常压下，2H2(g)+O2(g)==2H2O(g)性质：（1）组元为最少物质数目（2）最少物质（数目）必须可以

3、分离出（3）组元数的计算：C=N-R-bN：物种数R：物种中的独立化学反应数b：同一相中各物质之间的浓度限制数C=3-1=2★2000℃、常压下，:=21:浓度限制条件（b），C=3-1-1=1R的求法：R=N-M（N＞M）N：物种数M：组成物质的化学元素数三、吉布斯相律公式及其推导1.自由度（数）——Degreeoffreedom在不影响平衡体系的相数和相态时，在一定范围内可以独立变化的最少强度性质数(独立变量数)，记为f。独立——在一定条件范围内，可以任意变化，不·······。0＜T＜100℃强度性质——μi

4、Ⅰ=μiⅡ=μiⅢ=……=μiΦT，p等。三相点处：容量性质可变，强度性质不可变。自由度（数）只能是正整数注意：f是指最少强度条件数(T、p、xi)2．相律（f与Φ、C之间的关系）封闭体系：物种数N，相数Φ，外界影响因素n;每相变量数：N+n，体系总变量数：Φ(N+n)；有多少变量是独立的呢？▲外界因素力平衡pⅠ=pⅡ=pⅢ=……=pΦ，（Φ–1）个热平衡TⅠ=TⅡ=TⅢ=……=TΦ，（Φ–1）个n个因素····················等式·················共n(Φ–1)个▲化学势μiⅠ=μ

5、iⅡ=μiⅢ=……=μiΦ，（Φ–1）个N种物质····················等式·····················N(Φ–1)个μNⅠ=μNⅡ=μNⅢ=……=μNΦ，（Φ–1）个▲独立化学反应数R个▲其它浓度限制条件数b个▲浓度∑xi=1or∑wi=1Φ个总独立方程式数Φ(N+n)–(N–R–b)+Φ–n=Φ(N+n)–C+Φ–n独立变量数=总变量数-独立方程式数f=C–Φ+nn：温度、压强、磁场、电场、重力场…等因素通常：只需考虑温度、压强，即取n=2若T=const或p=const，则f*=

6、C-Φ+1f*——条件自由度，如，凝聚相p影响小T,p=constf*=C-Φf=C-Φ+2相律T，p注意：★相律推导已用过力平衡、热平衡和化学势平衡条件；★相律是热力学推论，有普适性和局限性；——适于所有的相平衡体系，定性★平衡共存的相越多，自由度越小fmin=0，Φ达到最大值；Φmin=1，f达到最大值；[例]将氨气通入水中达平衡，则该体系的组元数C=、相数Φ=、和自由度数f=。(a)C=3,Φ=2,f=3;(b)C=2,Φ=2,f=2;(c)C=1,Φ=2,f=1;(d)C=2,Φ=1,f=3.§2单元系相图

7、一．单元系相律单元系——纯物质体系，C=N=1,浓度则f=C-Φ+n=3-ΦΦmin=1，f=2，单相，双变量系(T，p);Φ=2，f=1，两相共存，单变量系(T或p);Φmax=3，f=0，叁相共存，无变量系;二．常压下水的相图T-p图——根据实验数据绘制pTOCABF水水蒸气冰1．点、线、面的意义线：两相平衡，为单变量系——Φ=2f=1OA：液(水)-气(水蒸气)平衡线，水蒸气压曲线p=22088.85kPaT=647KOF：过冷水-水蒸气平衡不稳定OB：固(冰)-气(水蒸气)平衡冰升华曲线临界点T1T2p2p

8、1OC：固(冰)-液(水)平衡，冰融化曲线p=202650kPaT=-73℃面：单相区，Φ=1f=2双变量区，AOB：水蒸气稳定区AOC：水稳定区BOC：冰稳定区pTOCABF水水蒸气冰RT1T2pTOCABF水水蒸气冰点：O点——三相点：单组分体系点冰-水-气三相平衡→Φ=3f=0，TO=273.16K,（0.01℃）pO=610.62Pa冰点：p=101