物化朱文濤相平衡

1、作業(yè)：作業(yè)：1，2，3； A. 8.26閱讀：閱讀：A. 8.3 8.5 7.1 7.3 10.1熱力學原理對相平衡系統(tǒng)的應用熱力學原理對相平衡系統(tǒng)的應用本章任務本章任務 (1) 相平衡系統(tǒng)的普遍規(guī)律 (2) 各種系統(tǒng)的具體相平衡情況重點：二組分系統(tǒng)的相平衡情況重點：二組分系統(tǒng)的相平衡情況61 相平衡的條件 （Condition of phase equilibrium)一、一、 相的概念相的概念 （Concept about phase）相相：在系統(tǒng)中，物理性質和化學性質完全均勻的部分。 相間有界面 越過相界面有些性質發(fā)生突變相數相數： 如何確定相數相態(tài)相態(tài)：當系統(tǒng)的和各相的形態(tài)不變時，稱系

2、統(tǒng)處于確定的相態(tài)。二、二、 相平衡的條件（相平衡的條件（Condition of phase equilibrium） 任意物質B在它所存在的所有相中的化學勢相等：B(1) =B(2) =B() 例如：水(A)+乙醇(B)+蔗糖(C) 系統(tǒng) g-l 平衡gA+BslnA+B+CA(sln) =A(g)B(sln) =B(g) 相平衡系統(tǒng)：滿足相平衡條件的系統(tǒng)。62 相律 （Phase Rule）一、一、 物種數和組分數物種數和組分數 (The number of substance and the number of component) 物種數物種數：S，系統(tǒng)中所含物質的種類數。 組分數組分

3、數：定義為K S R R 化學反應數：化學反應數：R，各物種之間實際存在的獨立的 化學反應 濃度限制條件濃度限制條件：R，在同一相中，除BxB=1外，其他固定不變的濃度關系例如：金屬Zn的冶煉ZnS(礦石) ZnO(s) Zn灼燒用C還原1200Zn(g)+CO(g)+CO2(g)ZnO(s)C(s)=3 S=5反應 ZnO+C CO+Zn 反應 2ZnO+C CO2+2Zn反應 CO2+C 2CO = 2 R = 2 氣相中CO和CO2中的O均來源于ZnO n(Zn,g) = n(CO,g) + 2n(CO2, g)即 x(Zn) = x(CO) + 2x(CO2) R = 1因此 K 52

4、1 2，即二組分系統(tǒng) 為什么要引入組分數的概念 例如：水 S=1，則R=0，R=0 K=1 S=3，則R=1，R=1 K=1 所以K比S更具科學性，便于交流。單組分系統(tǒng)二、二、 自由度和自由度數自由度和自由度數 (Degree of freedom and the number of freedom degree) 描述相平衡的性質都是強度變量 例如 Tb，Tf，溶解度等自由度自由度：在保證系統(tǒng)相態(tài)不變(即不生成新相也不 消失舊相)的條件下，系統(tǒng)的獨立變量。自由度數 f三、三、 相律（相律（Phase Rule）對任意相平衡系統(tǒng)：含S個物種，個相，則描述系統(tǒng)的總變量有 T , px1(1),

5、x2(1), x3(1), , xS(1)x1(2), x2(2), x3(2), , xS(2) x1(), x2(), x3(), , xS()S個2個共(S+2)個(1) 每個相均滿足歸一化條件BxB=1，所以有一個不獨立濃度。共扣除個不獨立濃度。(2) 對任一物質B， B(1) =B(2) =B() ，有( 1)個關于B的等式，即( 1)個關于T、p、濃度的方程，所以有( 1)個不獨立變量。共扣除S( 1)個不獨立變量。(3) 有R個化學反應：一個反應，即有 ，所以共有R個關于化學勢的方程。共扣除R個不獨立變量。(4) 有R個濃度限制條件：共扣除R個不獨立濃度。0BBB將其中不獨立的分別扣除意義：對于指定的系統(tǒng)，描述f關系 f ， f f 0時，則 max 1時，則 f max關于“2”：要根據具體情況進行修正條件自由度：即fK 2Gibbs Phase Rule f(S+2) S(1) RR (S RR )2 條件：相平衡系統(tǒng) 例如煉Zn系統(tǒng)，f2321，單變量 f2222 在在25的條件下的條件下，則 f2211p=pA+pBslnA+B例：AB溶液與其蒸氣平衡共存 解釋現象： 例例1. 單組分勻相封閉系統(tǒng)用兩個