6-2二组分系统理想液态混合物的气—液平衡相图
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22二组分理想混合物的气液平衡相图鉴于理想液体混合物中的组分都遵守Raoult 定律,这种混合物的气液平衡相图是可以通过计算得到的,它是各种实际气液平衡相图研究的基础。
本专题便来介绍这种模型混合物的气液平衡相图,并从中引出杠杆规则等重要的概念。
1. 相律分析对于一个二组分气液平衡系统,若两个组分间没有化学反应,也没有其他独立的限制条件,则由相律可得系统的自由度为:πππ−=−−+−=′−−+−=400222R R K F (22-1)由于系统至少有一个相,自由度最多等于3。
这就是说,要构作二组分气液平衡相图需要三个坐标,是一个T 、p 、B x 或B y 的三维立体图。
然而,为了简单和易读,人们常常使其中一个强度性质保持不变,而去表示其它两者的关系,从而将立体相图变成两个平面相图。
例如,在T 保持不变的条件下,构作B x 或B y 与p 的关系图,此图称为恒温相图。
或者,也可在保持p 不变的条件下,构作B x 或B y 与T 的关系图,此图称为恒压相图。
因此,所有二组分气液平衡系统,都可有两个平面相图。
2. 恒温相图专题17已述,理想混合物中的所有组分,在任意温度和压力下,都遵守Raoult 定律。
如果气液平衡时气相压力较低,则可得总压B *B B *A B A )1(x p x p p p p +−=+= (22-2)AB *A B p p p p x −−= (22-3) 式(22-3)便是液相组成B x 与压力p 的关系式。
式中*A p 、*B p 分别为两个纯组分的饱和蒸气压,对于确定的系统,在指定的温度下是两个常数。
不难看出,式(22-2)是一个线性关系,在图22-1所示的恒温相图中,是一条直线(如实线所示),它称为液相线。
又因气相中组分B 的平衡分压可由下式表示B *B B B x pp p p y == (22-4) 故将式(22-3)代入式(22-4),可得)()(*A *B *A *B B p p p p p p y −−= (22-5)式(22-5)便是气相组成B y 与压力p 的关系式。