相平衡

相平衡

相平衡(phase equilibrium) 在一定的條件下,當一個多相系統中各相的性質和數量均不隨時間變化時,稱此系統處於相平衡。此時從巨觀上看,沒有物質由一相向另一相的淨遷移,但從微觀上看,不同相間分子轉移並未停止,只是兩個方向的遷移速率相同而已。相平衡的熱力學條件是各相的溫度和壓力相等,任一組分在各相的化學勢相等。C=S-R-R′式中S為系統中的化學物質數目;R為系統中實際存在的獨立的 化學反應數目;R′為除相平衡、化學 平衡和各相中ΣBxB=1的條件之外,存在於各物質濃度之間的其他限制條件。

相平衡

相平衡(phase equilibrium)

在一定的條件下,當一個多相系統中各相的性質和數量均不隨時間變化時,稱此系統處於相平衡。此時從巨觀上看,沒有物質由一相向另一相的淨遷移,但從微觀上看,不同相間分子轉移並未停止,只是兩個方向的遷移速率相同而已。

一個系統可以是多組分的並含有許多相。當相與相間達到物理的和化學的平衡時,則稱系統達到了相平衡。相平衡的熱力學條件是各相的溫度和壓力相等,任一組分在各相的化學勢相等。

系統中強度性質完全相同的部分稱為一相。相與相之間有明顯的界面 。一個相可以是連續的 ,也可以是不連續的(如分散的液滴或晶粒)。只有一相存在的系統稱為單相或均相系統,有兩個以上的相存在的系統一般稱為多相或非均相系統。

相律 研究相平衡的熱力學基礎。對於不考慮外場(如重力場、電場、磁場等)作用及表面張力等因素影響的相平衡體系,相律的表達形式為:

f=C-p+2式中f、C、p分別為系統的自由度數、獨立組分數和相數。f是確定系統的平衡狀態所需的獨立的強度性質的數目,這些獨立的強度性質可在一定的範圍內任意變化而不會引起相數的改變。系統的獨立組分數C可由下式確定:

C=S-R-R′式中S為系統中的化學物質數目;R為系統中實際存在的獨立的 化學反應數目;R′為除相平衡、化學 平衡和各相中ΣBxB=1的條件之外,存在於各物質濃度之間的其他限制條件。

相圖 表示平衡系統的相態及相組成與系統的溫度、壓力、總組成等變數之間的關係的圖形。相圖都是根據實驗測定結果而繪製的。

單組分系統的自由度數最多為2,因此系統的相平衡關係可用壓力-溫度圖表示。為常壓下水的相圖。圖中的3個區圖1為單相區。圖中的3條線為兩相平衡共存線。OA線為水的蒸氣壓與溫度的關係曲線;OB線為凍的蒸氣壓與溫度的關係曲線;OC線為凍的熔點與壓力的關係曲線。O點為水、水蒸氣和冰三相平衡共存點(273.16K,611Pa)。

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