相平衡1-3节 (1)
- 格式:ppt
- 大小:2.15 MB
- 文档页数:93
揭示相平衡规律
相平衡规律是描述物质在不同状态(固态、液态、气态)之间的平衡转变的规律。
以下是一些常见的相平衡规律:
1. 相图:相图描述了物质在不同温度和压力下的相平衡情况。
相图通常以温度为横坐标、压力为纵坐标,将物质的不同相态以曲线和相态区域的形式表示出来。
根据相图,可以确定物质在不同条件下的相变温度和相变压力。
2. 相变规律:相变规律描述了物质在相变过程中的物理性质的变化。
例如,固态物质在加热过程中会先熔化成液体,然后再升温变成气体;气体在冷却过程中会先凝结成液体,然后再降温变成固态。
相变规律可以用来解释物质在不同状态之间的转变。
3. 相平衡条件:相平衡条件是指物质在相平衡状态下满足的一些条件。
例如,在液体和气体之间的相平衡条件是饱和蒸汽压等于液体的蒸汽压。
相平衡条件可以用来计算物质在不同状态下的温度、压力和物质的组分等。
4. 相平衡动力学:相平衡动力学研究相变过程的速率和机制。
相平衡动力学可以描述相变过程中的能量转移、物质传输和界面动力学等。
例如,融化过程中固态物质的热量传递和物质扩散的速率会影响融化速度和融化过程中的温度分布。
总之,相平衡规律是研究物质在不同状态之间平衡转变的规律,可以用来预测和解释物质的相变行为。
第二章 相平衡相平衡是研究物质在多相体系中相的平衡问题。
即研究多相系统的状态(如固态、液态、气态等)随温度、压力、组分浓度、电场、磁场等变量变化而变化的规律。
液体的蒸发、蒸汽的凝结、固体的溶解、液体和熔体的结晶、晶体的熔融以及不同晶型之间的转变都是人们熟悉的相变化过程。
在一个多相系统中,平衡时,系统对组成、温度、压力及其他施加的条件而言处于最低自由能状态。
随着温度、压力和浓度的变化,相的种类、数量和含量都要发生相应的变化。
根据多相平衡的实验结果,可绘制成一定的几何图形来描述在平衡状态下多相系统状态的变化关系,这样的几何图形反映了该系统在一定组成、温度、压力的条件下,达到平衡所处的状态,这种图称为相图(状态图)。
从相图可以确定某个组成的系统,在指定条件下达到平衡时存在的相的数目、每个相的组成和每个相的相对含量。
相图在许多科技领域已成为解决实际问题不可缺少的工具。
例如控制金属的冶炼过程、对物质的高度提纯、确定材料配方、选择陶瓷烧结温度等都要应用相图。
第一节 相平衡特点多相平衡理论是以美国学者吉布斯(Gibbs)于1876年首先提出的相律为基础的。
经过长期实践检验,相律被证明是自然界最普遍的规律之一。
无机非金属材料系统的相平衡当然也符合一般的相律。
但由于无机非金属材料是一种固体材料,其相平衡与以气、液为主的一般化工过程所涉及的平衡体系不同,具有自己的特殊性。
一、 热力学平衡态与非平衡态相图上所表示的一个体系所处的状态是一种热力学平衡态,即一个不再随时间而发生变化的状态。
体系在一定热力学条件下从原来的非平衡态变化到该条件下的平衡态,需要通过相与相之间的物质传递,故需要一定的时间,该时间的长短,依系统的性质而定,即由相变过程的动力学因素决定。
但这种动力学因素在相图中并不能反映出来,因为相图仅指在一定条件下体系所处的平衡状态(即其中所包括的相数、各相的形态、组成和数量),而不涉及达到这个平衡状态所需要的时间。