余高奇博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 经典热力学也称平衡态热力学,研究系统由一个热力学平衡态变化至另一个热力学平衡态的准静态过程的自发性; 它是真实热力学过程发生的必要条件。

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相图中相平衡的定义与杠杆规则

已有 3982 次阅读 2023-2-6 15:46 |系统分类:教学心得

       相图中的相平衡与热力学相平衡的内涵不同[1],本文拟给出相图中相平衡的定义,并介绍与之相关的杠杆

规则,供参考.

  1. 相图中相平衡的定义

    由于研究范围仅限于热力学平衡态与准静态过程;平衡态热力学通常规定恒温、恒压条件下相图中的

多相(或单相)物系,宏观上已经不进行任何物质传递,均处于相平衡状态. 参见如下图1及2.

                             image.png       image.png

                                      图1.水的相图                    图2. 生成不稳定化合物的凝聚系统相图

      图1中a、b及o三个物系点,分别为恒温恒压下水的l-g、s-l及s-l-g相平衡系统;图2中物系点L及M也分别

SA-L-SC(不稳定化合物)及L-SC(不稳定化合物)-SB相平衡系统.

 2. 杠杆规则

       对于多组分系统两相平衡时,两相的物质的量(或质量)与两相组成及系统组成之间遵守杠杆规则[2],参

见如下图2.

image.png 

                                                                    图2. 杠杆规则示意图

      图2为杠杆规则示意图. 图2中a、b及o三点分别为a、b两相及物系组成点,对应B组分的物质的量分数分别

xB(a)、xB(b)   和xB;a、b两相的物质的量分别为n(a)及n(b). 

      则由B物质的量守恒可得:     (1)

      

     整理式(1)可得:                           (2)

     则将式(2)称为物质的量对应的杠杆规则.

     同理将物质的量换成质量,可得:image.png                      (3)

     式(3)中m(a)、m(b)代表a、b两相质量;ωB(a)、ωB(b)、ωB分别代表a、b两相及物系点o中B组分的质

量百分数.

     式(3)也称质量对应的杠杆规则.

     由上推导不难看出,杠杠规则对应的a、b两相之间不再发生任何物质的传递,处于相平衡状态.

 3. 结论

 ⑴恒温、恒压条件下相图中的多相(或单相)物系,宏观上不进行任何物质传递,均处于相平衡状态. 

 ⑵多组分系统两相平衡时,对应的杠杆规则可表示为: 及 image.png  两种不同形式.

参考文献

[1]余高奇. 相平衡教学中常见几个问题的解答. http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666. 科学网博客,2023,2.

[2]天津大学物理化学教研室编. 物理化学(第四版,上册).北京:高等教育出版社,2001,12:254-256.




https://blog.sciencenet.cn/blog-3474471-1375102.html

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