第3节：单组分系统相律分析讲解

• CO2的相图
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其它单组分系统相图举例
• 碳的相图(凝聚相部分)
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其它单组分系统相图举例
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•硫的相图
冰点温度比三相点温度低0.01K是由两种因素造成的： （1）因外压增加，使凝固点下降0.00748K ； （2）因水中溶有空气，使凝固点下降0.00241K。
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两相平衡线上的相变过程
在两相平 衡线上的 任何一点 都可能有 三种情况。 如OC线上 的P点：
f
f
g g
（1）处于f点的纯水，保持温度不变，逐步减小压力，
分相图可用 p – T 平面图来表示.
双变量系统
单变量系统
无变量系统
冰 水 水蒸气
冰水 冰 水蒸气 冰 水 水蒸气
水蒸气 水
面
p = f(T) 线
点
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水的相图
• 3 个面分别是气、液、固单相区. • 交点O是三相平衡点, 自由度数
为0, 其温度比正常熔点高0.01K. O点所对应的压力为611Pa。 • 对应的相态情况是：
193.5 103 156.0 103 110.4 103 59.8 103
0.610
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水的相图
• OB线, OC线和OC线依次是冰, 水和过冷水的饱和蒸气压曲线; OC线止于临界点.
• OA线是冰的熔点随压力变化曲 线. 注意其斜率为负值.
• 3 个面分别是气、液、固单相区. • 交点O是三相平衡点, 自由度数
t = 0℃ 冰
被空气饱和的水
三相点
冰点
• H2O的三相点与冰点的区别
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2. 水的相图
三相点是物质自身的特性，不能加以改变，如 H2O的三相点 T =274.16K , p = 610.62 Pa
冰点是在大气压力下，水、冰、气三相共存。当 大气压力为100 KPa时，冰点温度为273.15K，改变 外压，冰点也随之改变。
o的三相点与冰点的区别被空气饱和的水001空气和水蒸气水的相图三相点是物质自身的特性不能加以改变61062pa冰点是在大气压力下水冰气三相共存
单组分系统相律分析
• 196 ℃
点 是
液 氮
的
正
常
沸
•
水
• Br2(g)
的
不
同
相
态
冷
凝
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水的相平衡实验数据
t/℃
20 15 10 5
0.01 20 40 60 80 100 150 200 250 300 350 374
H2O(s) H2O(l) H2O(g)
O点称为“三相点”。 • 0 ℃对应的压力为101.325kPa。
对应的相态情况为：
H2O(s) H2O(air) H2O( g)
这一点称为“冰点”。
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水的相图
水蒸气 p = 611Pa t = 0.01℃
冰
纯水
空气和水蒸气 p = 101.325kPa
为0, 其温度比正常熔点高0.01K. • 从相图分析恒压变温和恒温变压
过程的相变化.
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单组分系统相律分析
将相律运用于单组分 ( C = 1 )系统, 得 F = C－P + 2 = 3－P
• 若P = 1, 则F = 2, 单组分单相双变量(T和p)系统; • 若P = 2, 则F = 1, 单组分两相单变量(T或p)系统; • 若P = 3, 则F = 0, 单组分三相无变量系统; • 单组分系统平衡共存的相数最多为3 (此时 F = 0); • 单组分系统最大自由度最大为 2 (此时P = 1), 故单组
在无限接近于P点之前，气相尚未形成，系统自由度为2。
用升压或降温的办法保持液相不变。
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2. 水的相图
（2）到达P点 时，气相出现， 在气-液两相平 衡时，F=1。 压力与温度只 有一个可变。
f
f
g g
（3）继续降压，离开P点时，最后液滴消失， 成单一气相，F=2。
通常只考虑（2）的情况。 9
其它单组分系统相图举例
饱和蒸气压p/kPa
水气Biblioteka 冰气0.126 0.191 0.287 0.422 0.610 2.338 7.367 19.916 47.343 101.325 476.02 1554.4 3975.4 8590.3 16532 22060
0.103 0.165 0.260 0.414 0.610
平衡压力p/kPa 冰水