河南师范大学：《物理化学》课程教学资源（PPT课件）第五章 相平衡

第五章相平衡(Phase Equilibria) 本章目录 5-1相率 5-2单组分体系相图 5-3二组分体系相图 5-4双液体系的气-液平衡 5-5三组分体系 上页 下页 回主目录 返回 2024年9月5日

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第五章相平衡 相平衡、热平衡和化学平衡是热力学 在化学领域中的重要应用，也是化学热力 学的主要研究对象。相平衡研究对生产和 科学研究具有重大的实际意义。例如在化 学研究和化学生产过程的分离操作中，经 常会遇到各种相变化过程，如蒸发、冷凝、 升华、溶解、结晶和萃取等，这些过程及 到不同相之间的物质传递。 上页 下页 回主目录 返国 2024年9月5日

2024年9月5日 第五章 相平衡 相平衡、热平衡和化学平衡是热力学 在化学领域中的重要应用，也是化学热力 学的主要研究对象。相平衡研究对生产和 科学研究具有重大的实际意义。例如在化 学研究和化学生产过程的分离操作中，经 常会遇到各种相变化过程，如蒸发、冷凝、 升华、溶解、结晶和萃取等，这些过程及 到不同相之间的物质传递

第五幸相年衡 相平衡研究是选择分离方法、设计分 离装置以及实现最佳操作的理论基 础。除了分离以外，相平衡及其基 本理论还广泛应用于冶金、材料科 学、地质矿物学、晶体生长等学科 中，对这些部门的科研和生产有着 重要的指导意义 上页 下页 回主目录 返回 2024年9月5日

2024年9月5日 第五章 相平衡 相平衡研究是选择分离方法、设计分 离装置以及实现最佳操作的理论基 础。除了分离以外，相平衡及其基 本理论还广泛应用于冶金、材料科 学、地质矿物学、晶体生长等学科 中，对这些部门的科研和生产有着 重要的指导意义

5.1.1物质的稳定相和二相年衡 问题的引入：为什么高温下纯物质，气相 较液、固相稳定，而在低温下，固相较气 相和液相稳定？ dulp =-SmdT Sm(g)>Sm(I⑩>Sm(s) 上页 下页 回主目录 返回 2024年9月5日

2024年9月5日 5.1.1 物质的稳定相和二相平衡 dm|p = -SmdT Sm(g)>Sm(l)>Sm(s) 问题的引入：为什么高温下纯物质，气相 较液、固相稳定，而在低温下，固相较气 相和液相稳定？

5.1.1物质的稳定相和二相平衡 b .S a g Tr T Tp 上页 下页 回主目录 返回 2024年9月5日

2024年9月5日 5.1.1 物质的稳定相和二相平衡

5.1.1物质的稳定相和二相年衡 任何物态的化学势都是随压力而增 大。在高压下固相相对稳定；反之 在低压下气相相对稳定。 上页 下页 回主目录 返回 2024年9月5日

2024年9月5日 5.1.1 物质的稳定相和二相平衡 ⚫任何物态的化学势都是随压力而增 大。在高压下固相相对稳定；反之 在低压下气相相对稳定

5,1.2 Clapeyron方程 两相平衡时，如果两相体系的温度与压力的变化 分别dT和dp,两相的化学变化分别为du(a)和du (B)。若维持两相平衡，就是过程从T→T+dT, p→p+dp时又达到新的相平衡。 则u(oy+du(oy=4(β)+du(β) 两式相减，得duo=d4(β) 而dG=-SdT+Vdp 所以-Sm*(odT+Vm*()dp=-Sm*(β)dT+Vm*(β)dp 上页 下页 回主目录 返回 2024年9月5日

2024年9月5日 5.1.2 Clapeyron 方程 两相平衡时，如果两相体系的温度与压力的变化 分别dT和dp,两相的化学变化分别为dm（）和dm （）。若维持两相平衡，就是过程从 T → T + dT ， p → p + dp 时又达到新的相平衡。 则 m () + dm() = m () + dm() 两式相减，得 dm() = dm() 而 dG = -SdT + Vdp 所以 -S m*(dT + V m*()dp = -S m*()dT + V m*()dp

5.1.2 Clapeyron方程 △H m,相变 dp △H △S m,相变 T dT T△ m,相变 上式就是称克拉佩龙(Clapeyron)方程，它表 示纯物质在两相平衡时，平衡压力与平衡温 度之间的关系。此式适用于任意两相间平衡 的体系。 上页 下页 回主目录 返国 2024年9月5日

2024年9月5日 5.1.2 Clapeyron 方程 m, m H S T   = 相变 , , m m dp H dT T V  =  相变 相变 上式就是称克拉佩龙(Clapeyron)方程，它表 示纯物质在两相平衡时，平衡压力与平衡温 度之间的关系。此式适用于任意两相间平衡 的体系

5,1.2 Clapeyron方程 △H dp ,相变dT≈ △H ,相 -dT T△ m,相变 T△Vm.g △Hm相变 ln(p/p2)=- 1 +常数 R m,相变 R 上页 下页 回主目录 返回 2024年9月5日

2024年9月5日 5.1.2 Clapeyron 方程 , , , , m m m m g H H dp dT dT T V T V   =    相变 相变 相变 , 1 2 1 ln( / ) H m p p R T  = − + 相变 常数 , 1 1 2 1 1 ln( / ) H m p p R T T  = − − 相变 2 （ ）

身 5.1.2 Clapeyron方程 上二式子称为克劳修斯-克拉佩龙方程，又称 克-克方程，适用与液气，固气平衡，可利 用该式子来计算一些液体的蒸气压与温度的 关系。 7 9 上页 下页 回主目录 返回 2024年9月5日

2024年9月5日 5.1.2 Clapeyron 方程 上二式子称为克劳修斯-克拉佩龙方程，又称 克-克方程，适用与液-气，固-气平衡，可利 用该式子来计算一些液体的蒸气压与温度的 关系