厦门大学化学化工学院：《物理化学》课程电子教案（PPT教学课件）第六章 相平衡

物理化学电子教案一第六章 SITAS

物理化学电子教案—第六章

第六章相平衡 6,1引言 6,2多相体系平衡的一般条件 63相律 64单组分体系的相图 65二组分体系的相图及其应用 6.6三组分体系的相图及其应用 67*二级相变

6.1 引言 6.2 多相体系平衡的一般条件 6.3 相律 6.4 单组分体系的相图 6.5 二组分体系的相图及其应用 6.6 三组分体系的相图及其应用 6.7 * 二级相变 第六章 相平衡

6.1引言 相变是自然界普遍存在的一种突变现象,也是 物理化学中充满难题和机遇的领域之一。 相变现象丰富多彩,如大海里的万顷碧波,初 秋早晨湖面上的袅袅轻烟和高山上的缕缕薄雾,夏 天黄昏时万里云空中的朵朵彩云及冬日雪后琳琅满 目的雪花和冰晶便是水的各种相态。由此可见自然 界中相变的千姿百态之一斑。 相变也是充满意外发现的领域,如超导(1911 年)、超流都是科学史上与相变有关的重大发现

相变是自然界普遍存在的一种突变现象，也是 物理化学中充满难题和机遇的领域之一。 相变现象丰富多彩，如大海里的万顷碧波，初 秋早晨湖面上的袅袅轻烟和高山上的缕缕薄雾，夏 天黄昏时万里云空中的朵朵彩云及冬日雪后琳琅满 目的雪花和冰晶便是水的各种相态。由此可见自然 界中相变的千姿百态之一斑。 相变也是充满意外发现的领域，如超导（1911 年）、超流都是科学史上与相变有关的重大发现。 6.1 引言

6.1引言 相平衡是热力学在化学领域中的重要应用之一。 研究多相体系的平衡在化学、化工的科研和生产中 有重要的意义,例如:溶解、蒸馏、重结晶、萃取、 提纯及金相分析等方面都要用到相平衡的知识。 相变研究方法主要有解析方法和几何方法,前 者具有简明、定量化的特点,而后者则具有直观和 整体性的特点。 相图( phase diagran)表达多相体系的状态如何 随温度、压力、组成等强度性质变化而变化的图形, 称为相图

相平衡是热力学在化学领域中的重要应用之一。 研究多相体系的平衡在化学、化工的科研和生产中 有重要的意义，例如：溶解、蒸馏、重结晶、萃取、 提纯及金相分析等方面都要用到相平衡的知识。 相变研究方法主要有解析方法和几何方法，前 者具有简明、定量化的特点，而后者则具有直观和 整体性的特点。 相图（phase diagram） 表达多相体系的状态如何 随温度、压力、组成等强度性质变化而变化的图形， 称为相图。 6.1 引言

6.1引言 相( phase)体系内部物理和化学性质完全均 匀的部分称为相。相与相之间在指定条件下有明 显的界面,在界面上宏观性质的改变是飞跃式的。 体系中相的总数称为相数,用表示。 气体不论有多少种气体混合,只有一个气相 液体按其互溶程度可以组成一相、两相或 相共存。 固体一般有一种固体便有一个相。两种固体粉 末无论混合得多么均匀,仍是两个相(固体溶液 除外,它是单相)

6.1 引言 相（phase） 体系内部物理和化学性质完全均 匀的部分称为相。相与相之间在指定条件下有明 显的界面，在界面上宏观性质的改变是飞跃式的。 体系中相的总数称为相数，用 表示。 气体 不论有多少种气体混合，只有一个气相。 液体 按其互溶程度可以组成一相、两相或 三相共存。 固体 一般有一种固体便有一个相。两种固体粉 末无论混合得多么均匀，仍是两个相（固体溶液 除外，它是单相）

6.1引言一 自由度( degrees of freedom)确定平衡体系的 状态所必须的独立强度变量的数目称为自由度, 用字母∫表示。这些强度变量通常是压力、温度 和浓度等。 如果已指定某个强度变量,除该变量以外的其它强 度变量数称为条件自由度,用∫表示。 例如:指定了压力, f=f 指定了压力和温度,f”=f-2

6.1 引言 自由度（degrees of freedom） 确定平衡体系的 状态所必须的独立强度变量的数目称为自由度， 用字母 f 表示。这些强度变量通常是压力、温度 和浓度等。 如果已指定某个强度变量，除该变量以外的其它强 度变量数称为条件自由度，用 表示。 例如：指定了压力， 指定了压力和温度， * f 1 * f = f − 2 ** f = f −

6.2多相体亲平衡的一般条件 在一个封闭的多相体系中,相与相之间可以有热 的交换、功的传递和物质的交流。对具有F个相体系 的热力学平衡,实际上包含了如下四个平衡条件: (1)热平衡条件:设体系有,B,…,F个相,达到平衡 时,各相具有相同温度 Ta=TA T (2)压力平衡条件:达到平衡时各相的压力相等 p =p

(1)热平衡条件：设体系有 个相，达到平衡 时，各相具有相同温度 T T T   = = = F  , , ,F 在一个封闭的多相体系中，相与相之间可以有热 的交换、功的传递和物质的交流。对具有 个相体系 的热力学平衡，实际上包含了如下四个平衡条件： F p p p   = = = F (2)压力平衡条件：达到平衡时各相的压力相等 6.2 多相体系平衡的一般条件

6.2多相体糸平衡的一般条件 (3)相平衡条件:任一物质B在各相中的化学 势相等,相变达到平衡 (4)化学平衡条件:化学变化达到平衡 BIB 0

6.2 多相体系平衡的一般条件 B B B   = 0 （4） 化学平衡条件：化学变化达到平衡 B B B      = = = F （3） 相平衡条件： 任一物质B在各相中的化学 势相等，相变达到平衡

6.3相律 独立组分数( number of independent component) 定义: C=s-R-R 在平衡体系所处的条件下,能够确保各相组成 所需的最少独立物种数(或是能随心所欲地改变其 数量的物质数目)称为独立组分数。它的数值等于 体系中所有物种数S减去体系中独立的化学平衡数R, 再减去各物种间的浓度限制条件R

6.3 相律 独立组分数（number of independent component） C S R R' 定义： = − − 在平衡体系所处的条件下，能够确保各相组成 所需的最少独立物种数（或是能随心所欲地改变其 数量的物质数目）称为独立组分数。它的数值等于 体系中所有物种数 S 减去体系中独立的化学平衡数R， 再减去各物种间的浓度限制条件R

6.3相律 相律( phase rule) f+F=C+2 相律是相平衡体系中揭示相数①,独立组分数C和 自由度∫之间关系的规律,可用上式表示。式中2 通常指T,p两个变量。相律最早由 Gibbs提出,所 以又称为 Gibbs相律。如果除T,p外,还受其它力 场影响,则2改用n表示,即: f+F=C+n

6.3 相律 相律（phase rule） f C + = + F 2 相律是相平衡体系中揭示相数 ，独立组分数C和 自由度 f 之间关系的规律，可用上式表示。式中2 通常指T，p两个变量。相律最早由Gibbs提出，所 以又称为Gibbs相律。如果除T，p外，还受其它力 场影响，则2改用n表示，即： f C n + = + F