第九章相变
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第九章相变过程相变过程是物质从一个相转变为另一个相的过程。
一般相变前后相的化学组成不变,因而相变是个物理过程不涉及化学反应。
从狭义讲,相变仅限于同组成的两相之间的结构变化;但广义概念,相变应包括过程前后相组成发生变化的情况。
第一节相变的热力学分类一.一级相变热力学特点:1.相变时,两相的自由焓相等(即G1=G2,dG=0)。
∵G = U+pV-TSdG = dU+pdV+Vdp-TdS-SdT = 0假设是可逆过程且只做体积功,由热力学第一定律,内能增量为dU = TdS-pdV∴dG = T dS-pdV+pdV+Vdp-TdS-SdT∴dG = Vdp-SdT2.相变的时候,两相的自由焓一阶导数不连续。
恒压条件下,自由焓对温度求导,(∂G1/∂T)P≠(∂G2/∂T)P而恒压下,(∂G/∂T)=-S∴S1≠S2∴两相的熵发生不连续的变化(即没有相变潜热)。
温度T一定时,(∂G1/∂p)T≠(∂G2/∂p)T而温度T一定时,(∂G/∂p)=V∴V1≠V2∴有体积效应所以,相变时,有相变潜热,有体积效应。
二. 二级相变热力学特点:1.两相的自由焓相等。
2.两相自由焓的一阶导数是连续的(即相变时,没有相变潜热,没有体积效应)。
3.自由焓的二阶导数不连续。
P一定时,(∂2G/∂T2)P=-(∂S/∂T)P=-(C p/T),即二级相变时,C p1≠C p2,也就是两相的热容不等。
T一定时,(∂2G/∂p2)T=(∂V/∂p)T=(1/V)*(∂V/∂p)T*V,而K=(1/V)*(∂V/∂p)TK为等温压缩系数,所以K1≠K2;即二级相变时,两相的等温压缩系数是变化的。
(∂2G/∂p*∂T)=(∂V/∂T)p=(1/V)*(∂V/∂T)p*V,而α=(1/V)*(∂V/∂T)p为等压热膨胀系数,所以α1≠α2;即二级相变时,两相的等压热膨胀系数是变化的。
第二节液——固相变(熔体结晶)一.核化均匀熔体实际上必须冷却到比熔点更低的一个温度才开始析晶。
第九章相变过程相变过程是物质从一个相转变为另一个相的过程。
一般相变前后相的化学组成不变,因而相变是个物理过程不涉与化学反响。
从狭义讲,相变仅限于同组成的两相之间的结构变化;但广义概念,相变应包括过程前后相组成发生变化的情况。
第一节相变的热力学分类热力学特点:1.相变时,两相的自由焓相等〔即G1=G2,dG=0〕。
∵G = U+pV-TSdG = dU+pdV+Vdp-TdS-SdT = 0假设是可逆过程且只做体积功,由热力学第一定律,内能增量为dU = TdS-pdV∴dG = TdS-pdV+pdV+Vdp-TdS-SdT∴dG = Vdp-SdT2.相变的时候,两相的自由焓一阶导数不连续。
恒压条件下,自由焓对温度求导,〔∂G1/∂T〕P≠(∂G2/∂T)P而恒压下,〔∂G/∂T〕=-S∴S1≠S2∴两相的熵发生不连续的变化〔即没有相变潜热〕。
温度T一定时,〔∂G1/∂p〕T≠(∂G2/∂p)T而温度T一定时,〔∂G/∂p〕=V∴V1≠V2∴有体积效应所以,相变时,有相变潜热,有体积效应。
二. 二级相变热力学特点:1.两相的自由焓相等。
2.两相自由焓的一阶导数是连续的〔即相变时,没有相变潜热,没有体积效应〕。
3.自由焓的二阶导数不连续。
P一定时,〔∂2G/∂T2〕P=-(∂S/∂T)P=-(C p/T),即二级相变时,C p1≠C p2,也就是两相的热容不等。
T一定时,〔∂2G/∂p2〕T=(∂V/∂p)T=(1/V)*(∂V/∂p)T*V,而K=(1/V)*(∂V/∂p)TK为等温压缩系数,所以K1≠K2;即二级相变时,两相的等温压缩系数是变化的。
〔∂2G/∂p*∂T〕=(∂V/∂T)p=(1/V)*(∂V/∂T)p*V,而α=(1/V)*(∂V/∂T)p 为等压 热膨胀系数,所以α1≠α2;即二级相变时,两相的等压热膨胀系数是变化的。
第二节 液——固相变〔熔体结晶〕一.核化均匀熔体实际上必须冷却到比熔点更低的一个温度才开始析晶。
第九章相变过程相变过程是物质从一个相转变为另一个相的过程。
一般相变前后相的化学组成不变,因而相变是个物理过程不涉与化学反响。
从狭义讲,相变仅限于同组成的两相之间的结构变化;但广义概念,相变应包括过程前后相组成发生变化的情况。
第一节相变的热力学分类热力学特点:1.相变时,两相的自由焓相等〔即G1=G2,dG=0〕。
∵G = U+pV-TSdG = dU+pdV+Vdp-TdS-SdT = 0假设是可逆过程且只做体积功,由热力学第一定律,内能增量为dU = TdS-pdV∴dG = TdS-pdV+pdV+Vdp-TdS-SdT∴dG = Vdp-SdT2.相变的时候,两相的自由焓一阶导数不连续。
恒压条件下,自由焓对温度求导,〔∂G1/∂T〕P≠(∂G2/∂T)P而恒压下,〔∂G/∂T〕=-S∴S1≠S2∴两相的熵发生不连续的变化〔即没有相变潜热〕。
温度T一定时,〔∂G1/∂p〕T≠(∂G2/∂p)T而温度T一定时,〔∂G/∂p〕=V∴V1≠V2∴有体积效应所以,相变时,有相变潜热,有体积效应。
二. 二级相变热力学特点:1.两相的自由焓相等。
2.两相自由焓的一阶导数是连续的〔即相变时,没有相变潜热,没有体积效应〕。
3.自由焓的二阶导数不连续。
P一定时,〔∂2G/∂T2〕P=-(∂S/∂T)P=-(C p/T),即二级相变时,C p1≠C p2,也就是两相的热容不等。
T一定时,〔∂2G/∂p2〕T=(∂V/∂p)T=(1/V)*(∂V/∂p)T*V,而K=(1/V)*(∂V/∂p)TK为等温压缩系数,所以K1≠K2;即二级相变时,两相的等温压缩系数是变化的。
〔∂2G/∂p*∂T〕=(∂V/∂T)p=(1/V)*(∂V/∂T)p*V,而α=(1/V)*(∂V/∂T)p 为等压 热膨胀系数,所以α1≠α2;即二级相变时,两相的等压热膨胀系数是变化的。
第二节 液——固相变〔熔体结晶〕一.核化均匀熔体实际上必须冷却到比熔点更低的一个温度才开始析晶。