|
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.
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.
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
为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.
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
为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: (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
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.
Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )
GMT+8, 2023-3-25 07:19
Powered by ScienceNet.cn
Copyright © 2007- 中国科学报社