42单组分系统解析

300 ③三相点的 p、t 数值；
10
pc=7.38MPa
液
5
o
0.518MPa B
-60 -40 -20 -56.6℃
C
200
100 ④干冰的升华条件。
气
⑤超临界萃取。
t t/ 0 20 40 60 80 100
c=31.06 ℃
℃
图2-12CO2相图及其体积质量(kg·m -3)与压力,温度的关系
一、水的相图
三相点与冰点的区别
三相点是物质自身的特性，不能加以改变，如H2O的 三相点T=273.16K，p=610.62Pa。
冰点是在大气压力下，水、冰、气三相共存。当大气压 力为105Pa时，冰点温度为273.15，改变外压，冰点也随之改 变。
E
B
冰
水
p
610.16Pa C
A气
D
273.16K
T
一、水的相图
三相点与冰点的区别
A
冰
t=0.01℃
冰
t=0℃
纯水
三相点 (a)在密闭容器中 图 4-14 H2O的三相点
被空气饱和的水
冰点 (b)在敞口容器中 图 4-15 “水”的冰点
附加图 吉林树挂 [ H2O (g) H2O (s) ]
一、水的相图
dp/dT=fusHm/fusVm
-20oC,
E 2.108Pa
p
表4— 1
H2O 的相平衡数据
两相平衡
三相平衡
水或冰的饱和蒸汽压/Pa 平衡压力 平衡压力
/MPa
/Pa
水气
冰气
冰水 冰水气

103.4
199.6

(190.5)
165.2
161.1

285.8
295.4
115.0

421.0
410.3
61.8

611.0
611.0
611.010-6 611.0
将相律应用单组分系统，则
f＝1－φ ＋2＝3－φ ，(k＝1） 因 f ≥0，φ ≥1，所以 3≥φ ≥1
φ ＝1，f＝2，称双变量系统 相图 面
φ ＝2，f＝1，称单变量系统 相图 线 φ ＝3，f＝0，称无变量系统 相图 点
水的 p - T 图
t/ ℃
-20 -15 -10 -5 0.01 20 60 99.65 100 374.2
第二节 单组分系统
系统的分类
• 按组分数分类：
•
1.单组分系统
•
2.双组分系统
•
3.三组分系统
• 按变量数（自由度数）分类：
•
1.单变量系统
•
2.双变量系统
•
3.无变量系统
• 按相互溶解度分类
•
1.完全互溶系统
•
2.部分互溶系统
•
3.完全不互溶系统
• 对于单组分体系有
K 1 f K 2 3
B Y
T2 T
一、水的相图
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AB线上的P点： （1）处于f点的纯水，保持温度不变，逐步减小压力，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。
一、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。 （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。
冰
水
A
C
气
D
lnp~1/T
T1 0.0098oC
临界点
B 374oC,
2.23107Pa
T
一、水的相图
AB 是气-液两相平衡线，即水的蒸气压曲线。它不能任意 延长，终止于临界点。临界点p=2.2107Pa，T=647K，这时 气-液界面消失。高于临界温度，不能用加压的方法使气体 液化。
E
AD 是气-固两相平衡线， 即冰的升华曲线，理论上
p
B
冰
水
可延长至0 K附近。
610.16Pa C
A气
D
0.0098oC
T
AE 是液-固两相平衡线，当C点延长至压力大p=2108Pa时，
相图变得复杂，有不同结构的冰生成。
一、水的相图
AC是BA的延长线，是过冷水和水蒸气的介稳平衡线。因为在 相同温度下，过冷水的蒸气压大于冰的蒸气压，所以AC线在 AD线之上。过冷水处于不稳定状态，一旦有凝聚中心出现， 就立即全部变成冰。
② 相区自由度数； ③会描述系统状态变化情况； ④明确三相点与冰点的区别。
二氧化碳的 p—T 图及超临界二氧化碳流体
p/MPa35
30
A 1200 1100 1000 900
80超0 临界流体 700
读图要点：
25
600
① 读懂点、线、区的含义；
20 固
500
② 注意OA 线的倾斜方向；
15
400
2337.8



19920.5



100000



101325



22119247



由水的相平衡数据用p-T图表示如图2-11
P / 10 5 Pa
A 221
液 固
C
读图要点：
① 读懂点、线、区的含义；
气
0.00611
O C'
B
0.01
374.2
t/℃
图4-11 H2O的 p — t 图
硫的 p（对数坐标）—T 图
p / 10 5 Pa
104
E
102
100
正
单
液
交
斜
态
10-2
硫
硫
硫
10-4
10-6
B
C 气态硫
读图要点： ① 读懂点、线、区的含义； ②三相点个数； ③最多平衡相数。
80
120
160
t/℃
图2-13 硫的相图
纯水的三相点及“水”的冰点
水蒸气 P=611Pa
空气和水蒸气 P=101..325 kPa
的关系。
•
4.相图的应用。
• 水的相图
单组分系统相律
• 单组分系统相律的一般表达式为:
f=1- +2=3-
• 单组分系统最多有三相共存,最多可有两个自由度,一般是温 度和压力.
• 最常见的二相平衡有: l g; s l; s g;
=2; f=1,
• 单组分系统两相平衡 时,温度和压力只有一个是独立的,它们 之间有函数关系.克-克方程就是讨论这种关系的.
A点 是三相点（triple point），气-液-固三相共
存，=3,f=0。三相点的温
度和压力皆由系统自定。
E
B
冰
水
p
610.16Pa C
A气Байду номын сангаас
D
273.16
T
H2O的三相点温度为273.16 K，压力为610.16 Pa。
一、水的相图
E
p
p 610.16Pa
冰
水
X NF M
A
C
气
D T1 273.16K
• 当 1 f 2
•
双变量体系 T、P 相图：面
• 2 f 1
•
单变量体系 T、P其中之一相图：线
• 3 f 0
•
无变量体系 指定T、P相图：点
• 相图分析、讨论的原则和步骤：
•
1.确定相图类型
•
2.分析相图中面、线、点代表什么状态？
指出自由度？顺序应由面到线再到点。
•
3.弄懂相图中可变条件与体系状态之间