《化工热力学》课程教学课件（PPT讲稿）第七章 相平衡

0 第七章 相平衡

1 第七章 相 平 衡

·71相平衡的判据与相律 ·7.2汽液平衡相图 ·7.3汽液平衡的计算 7.4液液平衡 7.5气液平衡 76习题计算

2 ▪ 7.1 相平衡的判据与相律 ▪ 7.2 汽液平衡相图 ▪ 7.3 汽液平衡的计算 ▪ 7.4 液液平衡 ▪ 7.5 气液平衡 ▪ 7.6 习题计算

7.1平衡的判据与相律 物系达到平衡的条件 由平衡的概念我们可以知道，当物系达到平衡时，物系就处于动态平 衡，这时候质量传递的变化量等于零，而物系中各个热力学性质的变 化量在相对的物系条件下也等于0。也即： (du)s=0 平衡时， (dH)3p=0 (dA).v =0 (dG)1.p =0 对于封闭体系，满足其中一个条件即为平衡态

3 7.1 平衡的判据与相律 ▪ 一. 物系达到平衡的条件 ▪ 由平衡的概念我们可以知道，当物系达到平衡时，物系就处于动态平 衡，这时候质量传递的变化量等于零，而物系中各个热力学性质的变 化量在相对的物系条件下也等于0。也即： 平衡时， ( ) ( ) ( ) (dG) 0 dA 0 dH 0 dU 0 T,P T,V s,p s,v = = = = 对于封闭体系，满足其中一个条件即为平衡态

二 相平衡的判据 ·相平衡的判据，较常用的有三个 1. (dG)T.p =0 2.4%=4=4=.=4 (7-4) Nπ 3. fi=f=fi=.=fi (7-5) 三.相律 由物化知：相律 F=N-π+2 (7-6)

4 二. 相平衡的判据 ▪ 相平衡的判据，较常用的有三个 1. (dG) 0 T,P =     2. i = i = i == i （7-4） 3.     i ^ i ^ i ^ i ^ f = f = f == f （7-5） F=N – π+2 (7-6) 三. 相律 由物化知：相律

7.2 汽液平衡的相图 ·一.二元体系的P一T图 3 相 临界点 纯组分的PT图可用两维坐 溶化线 汽化线 标表示出来。 S相 2】 三相点 V相 了升华线 T

5 7.2 汽液平衡的相图 ▪ 一. 二元体系的P－T图 纯组分的PT图可用两维坐 标表示出来。 1 2 3 c 汽化线 升华线 溶化线 三相点 临界点 V相 L 相 S相 T P

>纯组分的汽液平衡表现为自由度为1； >汽液平衡时，当P一定，对应的T也一定，也就是说对 于纯物质具有固定的沸点。 >对于二元组分，它没有固定的沸点，沸点是对于纯物 质而言的： >对于混合物，只有泡点。 >泡点：当第一个气泡在一定压力下出现时的温度。 >露点：当最后一滴液体在一定压力下全部汽化时的 温度

6 ➢纯组分的汽液平衡表现为自由度为1; ➢汽液平衡时，当P一定，对应的T也一定，也就是说对 于纯物质具有固定的沸点。 ➢对于二元组分，它没有固定的沸点，沸点是对于纯物 质而言的; ➢对于混合物，只有泡点。 ➢泡点：当第一个气泡在一定压力下出现时的温度。 ➢露点：当最后一滴液体在一定压力下全部汽化时的 温度

UC1、KC,分别为纯组分1和 >二元组分汽液平衡关系，不 组分2的汽液平衡线 是一条线来描述的，而是用一 个区域来描述的，图中实线为 P 泡点线MCm,虚线为露点线NCm, C2一-临界点轨迹 Cm 不同的溶液组成，就对应不同 的汽液平衡关系，在整个溶液 K 范围内组成了一个上拱形的泡 M 点面和下拱形的露点面。 N >混合物的临界点Cm >泡点面的上方为过冷液体， 露点面的下方为过热蒸汽。 二元组分的PT图

7 ➢二元组分汽液平衡关系，不 是一条线来描述的，而是用一 个区域来描述的，图中实线为 泡点线MCm，虚线为露点线NCm， 不同的溶液组成，就对应不同 的汽液平衡关系，在整个溶液 范围内组成了一个上拱形的泡 点面和下拱形的露点面。 ➢混合物的临界点Cm ➢泡点面的上方为过冷液体， 露点面的下方为过热蒸汽。 U K C1 P C2 T Cm M N UC1、KC2分别为纯组分1和 组分2的汽液平衡线 二元组分的PT图 临界点轨迹

1.混合物的临界现象 ·混合物的临界点的特征表现为： ·（1)Cm点处，汽液两相差别消失（这一点与单组分 临界点一致) (2)Cm点不一定对应于两相共存时的最高压力和最 高温度（与单组分临界点不一致） (3)Cm点随组成变化。 “临界点包线

8 1.混合物的临界现象 ▪ 混合物的临界点的特征表现为： ▪ （1）Cm点处，汽液两相差别消失（这一点与单组分 临界点一致） ▪ （2）Cm点不一定对应于两相共存时的最高压力和最 高温度（与单组分临界点不一致） ▪ （3）Cm点随组成变化。 “临界点包线”

2.逆向凝聚现象 P M 两种情况： 和液 >一种是等温逆向凝聚， Cm >另一种是等压逆向凝聚。 点M,是这种组成体系中两 相共存的最高温度，通称”临 界冷凝温度”。 0.9 点M是这种组成体系中两相 饱和蒸 汽 共存的最高压力，通称”临界 冷凝压力

9 2.逆向凝聚现象 两种情况： ➢ 一种是等温逆向凝聚， ➢ 另一种是等压逆向凝聚。 点MT是这种组成体系中两 相共存的最高温度,通称”临 界冷凝温度” 。 P T Mp MT Cm 饱和蒸 汽 饱 和 液 体 0.9 点Mp是这种组成体系中两相 共存的最高压力,通称”临界 冷凝压力”

(1)等温逆向凝聚现象 在正常情况下，当在恒温下， 压力升高 气相(V)一 液相(L) 在CmM区域内，恒温下，随压力升高， 出现液相(L) 一气相(V) 这个区域就成为等温逆向凝聚区。 10

10 （1）等温逆向凝聚现象 这个区域就成为等温逆向凝聚区。 在正常情况下，当在恒温下， 出现液相（L） 压力升高 气相 （V） 液相（L） 在 CmMT区域内，恒温下，随压力升高， 气相 （V） P T Cm MT