气液平衡
气液平衡的相平衡条件
气液平衡的相平衡条件
气液平衡的相平衡条件是指在闭合系统中，气体与液体达到相平衡的必要条件。
相平衡意味着系统中气体和液体之间的物质交换达到了平衡状态，即两者之间的反应速率相等。
首先，气液相平衡条件之一是液体中溶解的气体分子的逸出速率等于气体中溶
解的气体分子的溶解速率。
这意味着当气体分子从液体中逸出的速率等于气体分子溶解进液体中的速率时，系统达到气液相平衡。
这个平衡条件可以通过亨利定律来描述，该定律指出气体与液体之间的溶解度与气体的分压成正比。
其次，气液相平衡条件还要求气体和液体之间存在均匀的分配。
这意味着在相
平衡状态下，气体和液体之间的分子自由移动并且均匀分布，没有净流动的趋势。
这种均匀分配的态势是通过扩散和浓度均化过程实现的。
最后，气液相平衡还要求液体和气体之间的压力相等。
当气体溶解进液体中时，气体分子对液体施加一定的压力，这被称为溶解气体的蒸气压。
在相平衡状态下，液体的蒸气压与气体的分压相等，从而实现了压力的平衡。
总结来说，气液平衡的相平衡条件包括气体和液体之间溶解速率的平衡、分子
的均匀分配以及压力的平衡。
这些条件是系统达到气液相平衡的前提，同时也是液体和气体之间物质交换达到稳定状态的保证。
常用气液平衡的计算方法
常用气液平衡的计算方法
①液相中各组分的蒸汽压必须等于气相中同组分的分压，否则，各组
分在单位时间内气化的分子数和冷凝的分子数就相等;
②液相的温度必须等于气相的温度，否则，两相间会发生热交换，当
任一相的温度升高或降低时，势必引起各组分量的变化。
这就说明在一定
温度下，气液两相平衡状态时，气液两相中的同一组分的摩尔分数比恒定。
相平衡方程如下式:
yA=kAxA
式中yA——A组分在气象中的摩尔分率;
xA——A组分在液相中的摩尔分率;
kA——A组分的平衡常数。
气液两相平衡时，两相温度相等，此温度对气相来说，代表露点温度;对液相来说，代表泡点温度。
气液平衡是两相传质的极限状态。
气液两相不平衡到平衡的原理，是
汽化和冷凝，吸收和解吸过程的基础。
例如，蒸馏的最基本过程，就是气
液两相充分接触，通过两相组分浓度差和温度差进行传质传热，使系统趋
近于动平衡。
这样，经过塔板多几接触，就能达到混合物组分的最大限度
分离。
气液相平衡常数Ki是指气液两相达到平衡时，在系统的温度、压力条件下，系统中某一组分i在气相中的摩尔分率yi与液相中的摩尔分率xi的比值。
即:
Ki=yi/xi
6
相平衡常数是石油蒸馏过程相平衡计算时最重要的参数，对于压力低于0.3Mpa的理想溶液，相平衡常数可以用下式计算:
Ki=Poi/P
式中Poi——i组分在系统温度下的饱和蒸气压，Pa;
P——系统压力，Pa。
7
对于石油或石油馏分，可用实沸点蒸馏的方法切割成看成为一各组分——假组分，借助于多元系统气液相平衡计算的方法、进行石油蒸馏过程中的气液相平衡的计算。
气液相平衡
ΔX=X*-X
Δc A
=
c
* A
−
cA
18
2）在x～y图
y
A·
y*
C
x
19
B AC = y − y * AB = x * − x
x*
例5-2-3 在一填料塔内用清水逆流吸收某二元混合 气体中的溶质A。已知进塔气体中溶质的浓度为0.03 （摩尔比，下同），出塔液体浓度为0.0003，总压为 101kPa，温度为 40℃，问: （1）压力不变，温度降为20℃时，塔底推动力
m
=
E p
=
7.6 × 104 200 × 103
= 0.38 ⇒
m
↓, x不变 ⇒
y* ↓
(2)T ↑, x不变，pA* ↑⇒ E = pA * / x = 9.1× 104 Pa ↑
H = 6.1×10−4 kmol /(m 3 .Pa) ↓ m = 0.9 ↑
讨论: (1)亨利定律是压力不太高，一定温度下，稀溶液
吸收过程：y > y* x* >x或 c*A > cA
15
y
y1
·A
y* = mx
y2*
y1* y2
·B
x2* x1 x2 x1* x
A点：平衡线上方，吸收 y1 > y1 * 或x1* > x1
B点：平衡线下方，解吸 y2* > y2或x2 > x2 *
16
二、指明过程进行的极限——相平衡
1）逆流，塔高无限
⇒ Y* =m X 1+Y * 1+ X
⇒ Y * = mX 1 + (1 − m)X
⎯稀⎯溶⎯液 X⎯⎯小→ Y * ≈ mX
气液相平衡关系
二、气液相平衡关系 平衡状态：在一定压力和温度下，当吸收和解吸速率相等时，气液两相达到平衡。
相平衡关系：吸收过程中气液两相达到平衡时，吸收质在气相和液相中的浓度关系1．气体在液体中的溶解度 （图8-1）平衡时溶质在气相中的分压称为平衡分压，用符号*A p 表示；溶质在液相中的浓度称为平衡溶解度，简称溶解度；它们之间的关系称为相平衡关系。
结论：①在相同的吸收剂、温度和分压下，不同溶质的溶解度不同;②分压一定时，温度越低，则溶解度越大。
较低的温度有利于吸收操作;③温度T 一定时，分压P 越大，溶解度越大。
较高的分压有利于吸收操作;④加压和降温对吸收操作有利。
2．亨利定律（1）亨利定律亨利定律内容：在总压不太高，温度一定的条件下，稀溶液上方溶剂的平衡分压*A p 与溶质在液相中的摩尔分数A x 成正比，比例系数为亨利系数E 。
即： A A Ex p =* 形式一E ——亨利系数， Pa讨论：①E 的来源：实验测得，查手册②E 的影响因素：溶质、溶剂、T 。
物系一定时， ③亨利系数表示气体溶解的难易程度。
E 大的，溶解度小，难溶气体；E 小的，溶解度大，易溶气体。
（2）亨利定律的其它形式① 溶质在液相中的浓度用量浓度A c 表示，气相用分压*A p 表示，则： Hc p A A =* 形式二 ↑↑⇒E TH ——溶解度系数，实验测定。
溶解度↓溶解度系数表示气体溶解的难易程度。
易溶气体，H ↑；难溶气体，H ↓。
溶解度系数H 和亨利系数E 的关系：剂剂EM H ρ=②溶质在气液相中的浓度均用摩尔浓度表示， 则：A A A mx x PE P p y ===** 形式三 m ——相平衡常数。
P E m = 是温度和压强的函数。
讨论：1）P 一定时， 溶解度↓。
升温不利于吸收；2）t 一定时， 溶解度↑。
加压有利于吸收。
③溶质在气液相中的浓度均用比摩尔分数表示时，AA A A X X m Y Y +=+**11 整理得： A A A X m mX Y )1(1-+=* 形式四 比摩尔分数表示的气液相平衡关系。
化工原理9.2 相平衡关系9.2 两组分溶液的气液平衡
1、相律
根据相律有： f C 2
对于双组分物系的气液平衡：
C2 2 f 2
即双组分物系气、液相平衡的自由度为2 对多组分物系的气、液相平衡的自由度为组分数C
双组分物系的独立变量： 汽相组成 y、液相组成 x、温度 T 、 压力P
继续加热，随温度升高，物系变 为互成平衡的汽液两相，两相温 度相同组成分别为 yA 和 xA 。
t/ C
气相区
露点
两相区
露点线
泡点
泡点线 液相区
0
xA xf
yA 1.0
x(y)
当温度达到该溶液的露点，溶液全部汽化成为组成为 yA= xf 的 气相，最后一滴液相的组成为 xA。
图线说明：
① 曲线 t-x 表示恒定压力下，饱和液体组成与泡点的关系， 称为饱和液体线或泡点曲线。 ② 曲线t-y表示恒定压力下，饱和蒸气的组成和露点的关系， 称为饱和蒸气线或露点曲线。 ③ 在t-x 线下方为过冷液相区。 ④ 在t-y 线上方为过热气相区。 ⑤ 在两线之间为两相共存区，即气、液相平衡区。
p*A、p*B 取决于溶液沸腾温度，上式表达一定总
压下液相组成与溶液泡点温度关系。已知溶液的泡 点可由上式计算液相组成；反之，已知溶液组成也 可算出溶液泡点。
当汽相为理想气体时
yA
pA p总
p*A xA p总
xA
p总 pB* p*A pB*
yA
p*A p总
p总 pB* p*A pB*
（1）正偏差溶液 γi＞ 1 平衡分压高于拉乌尔定律的计算值，泡点下降。
（2）负偏差溶液 γi＜1 平衡分压低于拉乌尔定律的计算值，泡点升高。
化工原理第五章气液相平衡
亨利简介
威廉·亨利于1774年12月12日出生在英国的曼彻斯特市。 他们祖孙三代都是医师兼有名的化学家。发明亨利定律的亨利的名字 是威廉·亨利（William Henry），他的父亲名托马斯·亨利( Thomas Henry ），他的儿子名威廉·查尔斯·亨利（William Charles Henry）。他们三代 是十八世纪到十九世纪的著名学者。 威廉·亨利在1795年进爱丁堡大学，一年之后。因为他父亲医务工作 上需要助手，他离开了大学，在家里做实医师。到1805年他又回到爱丁 堡大学，继续学业。1807年化完成了医学博士学位。 亨利定律是在1803年由威廉·亨利在英国皇家学会上宣读的一篇论文 里，加以详细说明的。从此以后，这个定律就被命名为亨利定律了。 1888年，在亨利发表他的定律八十多年后，法国化学家拉乌尔（ Francois－Marie Raoult，1830－1901）发表了他在溶液蒸气压方面的发 现，这就是我们现在所称的拉乌尔定律。 亨利晚年因为严重的头痛和失眠，几乎无法工作，于1836年9月2日离 开人世，终年62岁。
2021/7/31
2、相平衡的理论依据 对单组分物理吸收的物系，根据相律：
F＝K－Φ＋2＝3－2＋2＝3
（K＝3，溶质A，惰性组分B，溶剂S，Φ＝2，气、
液两相）
【结论】在温度T、总压P和气、液相组成共4个变量
中，有3个自变量（独立变量），另1个是它们的函
数。即：
yfT 、 P 、 x
2021/7/31
mE485023.94 p 20.26
从气相分析 y*＝mx＝23.94×0.01＝0.24<y＝0.3
故SO2必然从气相转移到液相，进行吸收过程。 【结论】增大压力（30℃，101.3kPa→202.6kPa）有 利于吸收。
气液相平衡方程
气液相平衡方程
气液相平衡方程是描述气体和液体之间物质传递的数学关系。
它是化学工程、环境科学、生物工程等领域中重要的理论工具。
气液相平衡方程的基本形式是亨利定律，即气体在液体中的溶解度与气体的分压成正比。
这个方程可以用以下数学表达式表示：
C = kH * P
其中，C是气体在液体中的溶解度，kH是亨利常数，P是气体的分压。
亨利常数是气体溶解度与分压的比例常数，它依赖于具体的气体和溶剂系统。
除了亨利定律，还有其他描述气液相平衡的方程，比如罗特定律和拉乌尔定律。
罗特定律是描述溶剂中溶质的逸度与溶液中溶质的摩尔分数之间的关系。
拉乌尔定律是描述理想混合溶液的蒸气压与组成之间的关系。
在工程实践中，气液相平衡方程经常用于设计和优化化工装置。
例如，在气体吸附过程中，通过气液相平衡方程可以计算出吸附剂中溶质的负荷量。
在化学反应工程中，气液相平衡方程可以帮助确定反应器中气体和液体的相互作用，从而优化反应条件。
此外，气液相平衡方程还可以应用于环境科学研究中。
例如，在水体中溶解氧的研究中，可以利用亨利定律来计算氧气在水中的溶解度，从而评估水体的氧化能力。
在大气污染研究中，可以利用拉乌尔定律来估算不同气体在大气中的浓度。
总之，气液相平衡方程是描述气体和液体之间物质传递的重要工具。
通过这些方程，可以深入理解气体和液体的相互作用，为工程设计和科学研究提供有力的支持。
气液平衡
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二、亨利定律 1. 亨利定律内容
总压不高时，在一定温度下，稀溶液上方气
相中溶质的平衡分压与溶质在液相中的摩尔分数
成正比，其比例系数为亨利系数。
p
* A
Hale Waihona Puke Exp* A
——溶质在气相中的平衡分压，kPa；
X ——溶质在液相中的摩尔分数；
E ——亨利常数，单位同压强单位。
5.2 气液平衡
5.2.1 气液相平衡关系 5.2.2 相平衡关系在吸收过程中的应用
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5.2.1 气液相平衡关系
一、溶解度曲线 平衡状态：
一定压力和温度，一定量的吸收剂与混合气体 充分接触，气相中的溶质向溶剂中转移，长期充分 接触后，液相中溶质组分的浓度不再增加，此时， 气液两相达到平衡。
饱和浓度：平衡时溶质在液相中的浓度。
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讨论： 1）E的影响因素：溶质、溶剂、T。
物系一定， T E 2）E大，溶解度小，难溶气体
E小，溶解度大，易溶气体
3）E的来源：实验测得；查手册
2. 亨利定律其他形式
（1）
pA*
cA H
H——溶解度系数， kmol/（m3·kPa）
cA——摩尔浓度，kmol/m3；
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H与E的关系：
pA pA* 、y - y*、 x* -x 、 cA* cA 、Y - Y* 2. 在X～Y图上
Y
A ·
P
Y*
X
X*
返回
【例5-1】某系统温度为10℃，总压101.3kPa，试求 此条件下在与空气充分接触后的水中，每立方米水 溶解了多少克氧气？
查得10℃时，氧气在水中的亨利系数E为1×106kPa。
空气与水的气液平衡原理
空气与水的气液平衡原理空气与水的气液平衡原理是指当水与空气接触时，两者之间会发生物质的传递和平衡，从而形成水体和大气中溶解气体浓度的关系。
这种平衡是通过溶质的扩散、吸附和脱附等过程实现的。
本文将详细介绍空气与水的气液平衡原理。
首先，我们来了解一下气体溶解于液体中的基本原理。
气体分子在液体中溶解的过程可以分为三个主要步骤：气体分子通过扩散进入液体，然后逐渐与液体分子间相互作用，最后被液体吸附或反应生成新的物质。
这一过程受到温度、压力、液体性质等因素的影响。
在空气与水的气液平衡中，空气中的气体会溶解于水中。
气体溶解水的量可由亨利定律描述：在一定温度下，气体与溶液之间的溶解度（溶解质的浓度）与该溶质的分压成正比。
即溶解度与溶液中所含有的该气体分子的压力呈线性关系。
此外，温度也是空气与水的气液平衡中的重要因素。
一般情况下，温度升高会导致溶解度降低，即在相同的压力下，高温下水对气体的溶解度会较低。
这是因为温度增加会使液体分子的热运动加剧，分子之间的吸引力减弱，从而使气体分子与液体分子之间的作用力减小，溶解度降低。
除了温度和压力，溶解质本身的特性也会对气体在水中的溶解度产生影响。
溶解度与溶质的等值、溶质-溶剂分子之间的作用力、溶质分子的大小和形状以及液相中其他溶质的有无等因素相关。
在大气和水的气液平衡中，还存在气体在水体中的分布和传输过程。
大气中的气体通过扩散作用进入水体，形成溶解气体。
溶解气体在水体中可以通过对流、扩散和水体的混合转移。
此外，气体还可以通过化学反应与水体中的其他物质发生作用而在水体中转化。
总的来说，空气与水的气液平衡是通过气体分子在液体中的溶解和由溶质分子向气相的扩散、吸附、脱附等过程实现的。
这种平衡受到温度、压力、液相特性、溶质间相互作用等因素的影响。
了解和研究空气与水的气液平衡原理对于理解环境和大气污染、水体健康与污染以及气候变化等问题具有重要意义。
气液两相处于平衡时的特征
气液两相处于平衡时的特征气液两相处于平衡时的特征在物理化学中，气液两相的平衡是一个重要的研究领域。
当气体和液体达到平衡时，它们之间的特征性质将会有所变化。
本文将从气液两相平衡的概念开始，深入探讨其特征。
一、气液两相平衡的概念气液两相平衡是指气体和液体之间达到平衡状态的过程。
在平衡时，气体和液体之间的物质转化速率相等，维持了系统的稳定状态。
这个平衡状态可以通过温度、压力和物质的性质来描述。
二、气液两相平衡的特征1. 相变过程气液平衡的特征之一是相变过程的存在。
当气体和液体达到平衡时，会发生相变，即气体凝结成液体或液体蒸发成气体。
这个相变过程是由温度和压力的变化引起的。
在恒定的温度下，增加压力会促使气体转化成液体，而降低压力则会使液体转化为气体。
这种相变的平衡过程是研究气液平衡的核心。
2. 饱和蒸汽压气液两相平衡时的另一个特征是饱和蒸汽压。
饱和蒸汽压是指在一定温度下，气体和液体的平衡状态下，气体分子从液体表面逸出的压强值。
在饱和状态下，饱和蒸汽压的值与温度密切相关，随着温度的升高，饱和蒸汽压也会增加。
饱和蒸汽压是描述气液平衡状态的重要参数。
3. 平衡液体蒸发速率当气体和液体达到平衡时，液体的蒸发速率等于气体吸收液化（凝结）分子的速率。
这意味着在平衡状态下，气体与液体之间的质量转化速率相等。
这一特征使得气液两相平衡成为一种稳定的状态，通过控制温度和压力，可以调节气体与液体之间的转化速率。
4. 蒸发热气液两相平衡时，液体蒸发的过程需要吸收热量，这个过程称为蒸发热。
蒸发热是描述液体蒸发速率的重要指标，它与液体的性质、温度和压力有关。
蒸发热的大小决定了液体蒸发所需要的能量，同时也影响到气体的饱和蒸汽压。
5. 平衡条件气液两相平衡的特征之一是满足平衡条件。
平衡条件是指在一定的温度和压力条件下，气体和液体达到平衡时所满足的条件。
在平衡状态下，气液之间的化学势、物态和分子结构均达到了稳定的状态。
了解平衡条件是研究气液两相平衡的关键，也是深入理解气液平衡特征的基础。
4.2.气液相平衡解析
H 的讨论：1.H↑，cA↑，易溶气体 2.P 对 H 影响较小 3.温度对H的影响： T H
H 与E 的关系：
cA c c p x H c H
* A
c H E
c M M — 溶液的平均摩尔质量, kg / kmol 对于稀溶液 c MS M s — 溶剂的摩尔质量, kg / kmol
— 溶液的密度，kg / m3
s — 溶剂的密度，kg / m3 S
H
S
EM S
2）y mx y*——溶质在气相中的平衡摩尔分数；
*
m ——相平衡常数，无因次。
m的讨论：
①在一定的气相平衡摩尔分数下，
m↑，x↓，溶解度↓，难溶气体。
m↓，x↑，溶解度↑，易溶气体。
E ——亨利常数，单位同压强单位。
* A
——溶质在气相中的平衡分压，kPa；
讨论： ① E的影响因素：溶质、溶剂、T 物系一定，T E ② 在一定的气相平衡分压下， E↑，x↓，溶解度↓，难溶气体。 E↓，x↑，溶解度↑，易溶气体。
（2）亨利定律其它表示方式
cA 1） p H
* A
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
H — 溶解度系数，kmol溶质/（kPa·m3溶液）
E、H及m之间的关系： E mp 式中： m — 汽液相平衡常数； E — 亨利系数，kPa； p — 总压，kPa； H — 溶解度系数， (kmol溶质 / kPa m 3溶液)；
s
HM s
s — 溶剂的密度，kg / m 3；
M s — 溶剂的摩尔质量，kg / kmol。
简要叙述汽液平衡、液液平衡、气液平衡的工业应用背景
简要叙述汽液平衡、液液平衡、气液平衡的工业应用背景
汽液平衡、液液平衡和气液平衡是化学和工程学的重要概念，它们被广泛应用于各种工业过程和设备中。
汽液平衡是指液体和气体之间的平衡状态，通常涉及到气体的吸收或溶解，例如在煤气净化和制氢过程中的气体吸收，以及在酸碱中和过程中的气体溶解。
控制汽液平衡对于提高生产效率和产品质量至关重要。
液液平衡是指不同液体之间的平衡状态，通常涉及到液体的萃取和分离，例如在石油精炼和化工生产中的液液萃取，以及在制药工艺中的分离和纯化。
控制液液平衡对于提高产品纯度和降低生产成本非常重要。
气液平衡是指气体和液体之间的平衡状态，通常涉及到气体的吸收和分离，例如在烟气脱硫和空气净化中的气液吸收，以及在化学反应和蒸馏中的气液分离。
控制气液平衡对于提高环境保护和资源利用效率非常关键。
综上所述，汽液平衡、液液平衡和气液平衡是工业过程中的重要概念，正确控制它们对于提高生产效率、产品质量和环境保护都起着非常重要的作用。
气液平衡
汽液平衡数据的测定汽液平衡数据是最常用的化工基础数据。
许多化工过程如精馏的设计、操作及过程控制等都离不开汽液平衡数据。
有热力学研究方面，新的热力学模型的开发，各种热力学模型的比较筛选等也离不开大量精确的汽液平衡实测数据。
现在，各类化工杂志每年都有大量的汽液平衡数据及汽液平衡测定研究的文章发表。
所以汽液平衡数据的测定及研究深受化工界人士的重视一、实验目的：通过测定常压下乙醇—水二元系统汽液平衡数据的实验，使同学们了解、掌握汽液平衡数据测定的方法和技能，熟悉有关仪器的使用方法，将课本上学到的热力学理论知识与实际运用有机地联系在一起。
从而既加深对理论知识的理解和掌握，又提高了动手的能力。
二、汽液平衡测定和种类：由于汽液平衡体系的复杂性及汽液平衡测定技术的不断发展，汽液平衡测定也形成了特点各异的不同种类。
按压力分，有常减压汽液平衡和高压所液平衡测定。
高压汽液平衡测定的技术相对比较复杂，难度较大。
常减压汽液平衡测定则相对较易。
按形态分，有静态法和动态法。
静态法技术相对要简单一些，而动态法测定的技术要复杂一些但测定较快较准。
在动态法里又有单循环法和双循环法。
双循环法就是让汽相和液相都循环，而单循环只让其中一相（一般是汽相）循环。
在一般情况下，常减压汽液平衡都采用双循环，而在高压所液平衡中，只让汽相强制循环。
循环的好处是易于平衡、易于取样分析。
根据对温度及压力的控制情况，有等温法与等压法之分。
一般，静态法采用等温测定，动态法的高压汽液平等多采用等温法。
总之汽液平衡系统特点各异，而测定的方法亦丰富多彩。
本实验采用的是常压下（等压）双循环法测定乙醇—水的汽液平衡数据。
三、实验原理：以循环法测定汽液平衡数据的平衡釜有多种形式，但基本原理是一样的。
如图书馆所示，当体系达到平衡时，A 和B 两容器中组成不随时间布景为化，这时从A 和B 两容器中取样分析可以得到一组汽液平衡实验数据。
根据下平衡原理，当所液两相达到相平衡时，汽液两相温度压力相等，同时任一组分在各相中的逸度相等，即：v L i i f f =))这里 v v i i i f y P =Φ)) 0L i i i i f r x f =))对低压汽液平衡，其汽相可以视为理想气体混合物，即1v i Φ=)，忽略压力对液体逸度的影响，即0i i f P =)，从而得出低压下汽液平衡关系式：i i i i Py r x P =式中 P ——体系压力（总压）i P ——纯组分i 在平衡温度下的饱合蒸汽压。
化工原理 气液相平衡
一、气体在液体中的溶解度
气液两相处于平衡状态时，溶质在液相中的含量。
pA
O2
CO2
SO2
由图可见，曲线愈平坦，
该组分的溶解度愈大；曲线
愈陡峭，溶解度愈小。
NH 3
cA
几种气体在水中的溶解度曲线图
当总压不太高(p<0.5MPa)时，
总压的变化不改变pA—CA之间的 关系。对于稀溶液，pA—CA符合 线性关系。
y2
x2
x2
y2 y2min
y1
x11 x1max
当吸收剂用量 L↓→x1↑→x1max=x1*=y1/m
x1
y1
L↑→y2↓→y2min=y2*=mx2
Hale Waihona Puke 3.计算过程的推动力y
•
y
x
x*
吸收 y y* x x*
推动力：y y y x x* x
y
y
•
x
x
解吸 y y* x x*
y y* y
推动力：
x x x
二、亨 利 (Henry)定 律
亨利定律：对稀溶液，溶解度曲线为一直线。
pA ExA
E——亨利系数
p
A
cA
/H
H——溶解度系数
或
y
A
mxA
m——相平衡常数
各参数之间的关系
p
A
cA
/
H＝ cM H
cA cM
cM H
xA
p
A
/
P总
E
P总
xA
E CM s
H MsH m E
P总
c
A
Hp A
气液平衡实验报告
气液平衡实验报告气液平衡实验报告引言：气液平衡是物理化学中一个重要的概念，涉及到气体和液体之间的相互作用和平衡状态。
本实验旨在通过观察和测量，探究气液平衡的基本原理和相关参数的变化规律。
实验目的：1. 研究气液平衡的基本原理；2. 测量气液平衡的关键参数，如饱和蒸汽压、溶解度等；3. 探究温度、压力和溶质浓度对气液平衡的影响。
实验材料和仪器：1. 水槽；2. 温度计；3. 压力计；4. 水；5. 溶质（如盐、糖等）；6. 烧杯；7. 热水浴。
实验步骤：1. 将水槽放置在实验台上，并加入适量的水；2. 将温度计插入水槽中，记录水的初始温度；3. 在烧杯中加入一定量的溶质，并搅拌使其充分溶解；4. 将烧杯放入热水浴中，加热溶液，同时观察溶质是否完全溶解；5. 当溶液达到饱和状态时，记录此时的温度和压力；6. 重复以上步骤，使用不同溶质和温度进行实验。
实验结果和分析：通过实验观察和测量，我们得到了多组数据，以下是其中一组的结果：温度（摄氏度）压力（千帕）溶质溶解度（g/100g水）20 101.3 3630 150.2 4240 200.5 4850 250.1 5460 300.8 60从上表可以看出，随着温度的升高，溶质的溶解度也随之增加。
这符合气液平衡的基本原理，即温度升高会使溶质分子的热运动增强，更有利于其与溶剂分子相互作用，从而增加溶解度。
而压力对溶解度的影响相对较小。
此外，通过实验还可以发现不同溶质的溶解度也存在差异。
这是因为不同溶质的分子间相互作用力不同，导致其溶解度的大小也不同。
因此，在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的溶质。
实验结论：1. 温度对气液平衡的影响较大，温度升高会增加溶质的溶解度；2. 压力对气液平衡的影响相对较小；3. 不同溶质的溶解度存在差异，取决于其分子间相互作用力。
实验意义：气液平衡是许多自然和工业过程的基础，如化学反应、溶解过程、蒸发和汽化等。
通过本实验，我们深入了解了气液平衡的基本原理和相关参数的测量方法，为进一步研究和应用提供了基础。
气液平衡条件(一)
气液平衡条件(一)气液平衡条件什么是气液平衡条件？气液平衡条件指的是在一定温度和压力下，气体和液体之间达到平衡状态的条件。
这种平衡状态可以通过一系列维持压强、温度和组分的平衡条件来实现。
气液平衡条件的重要性了解和掌握气液平衡条件对于许多领域是至关重要的。
在化学工程、环境科学、石油工业等领域中，气液平衡条件的研究可以用于设计和优化各种过程和设备。
例如，石油工业中的油气分离过程、化学工程中的溶剂提取和吸附分离等。
气液平衡条件的主要要素要实现气液平衡，需要满足以下主要要素：•温度：气液两相之间的温度要一致，才能达到平衡状态。
•压力：气相和液相的压强要相等，以保持平衡。
•组分：气液两相的组分要具备一定的关系，例如摩尔分数。
气液平衡条件的计算方法计算气液平衡条件可以通过不同的方法和模型。
常用的方法包括经验模型、理论模型和实验方法。
•经验模型：经验模型是基于大量实验数据的经验公式，适用于某些特定条件下的气液平衡计算。
•理论模型：理论模型基于物理原理建立，可以较准确地预测气液平衡。
常用的理论模型包括热力学模型和动力学模型。
•实验方法：实验方法是通过实验测量来确定气液平衡条件。
常用的实验方法有摩尔分数测定、压力-温度相图测定等。
气液平衡条件的应用气液平衡条件的应用广泛。
以下是一些常见的应用：•气体吸附分离：利用气体在吸附剂上的吸附特性，通过调节温度和压力实现气体吸附分离。
•溶剂提取：通过选择合适的溶剂、温度和压力条件，实现对混合物中某些组分的选择性提取。
•油气分离：在石油工业中，通过控制温度和压力条件，实现原油中油气的分离。
结论气液平衡条件是实现气液相平衡的关键要素。
通过理解和应用气液平衡条件，我们可以更好地设计和优化各种化工过程和设备，提高操作效率和产品质量。
通过不断研究和改进，我们可以在各个领域中充分利用气液平衡条件的优势，并为相关产业的发展做出贡献。
气液平衡条件的实验方法摩尔分数测定摩尔分数是指气液混合物中各组分的摩尔比例。
气液平衡关系的适用条件
气液平衡关系的适用条件引言气液平衡关系是研究气体和液体在一定条件下的平衡状态的重要课题。
在化工、生物学、环境科学等领域，有许多关于气液平衡的研究正在进行中。
本文将探讨气液平衡关系的适用条件，并解释为什么这些条件对于研究和应用气液平衡非常重要。
1.温度和压力条件气液平衡关系的适用条件之一是一定的温度和压力条件。
在实验和工业应用中，我们通常需要控制气体和液体的温度和压力，以实现气液平衡的条件。
当温度和压力处于适宜的范围内时，气体和液体之间的传质和反应过程可以达到平衡状态。
2.物质性质的相似性为了实现气液平衡关系，液体和气体的物质性质应该相似。
例如，溶液中的溶质分子应该与气体分子具有相似的性质，如极性、分子大小等。
只有在这种情况下，液体和气体之间的物质传递才能达到平衡状态。
3.界面表面积的稳定界面表面积的稳定也是气液平衡关系的适用条件之一。
当液体和气体接触时，液体表面会形成一个界面，该界面的表面积应该保持稳定。
如果界面表面积不稳定，即表面活性剂的存在或其他原因导致的表面紊乱，将阻碍气体和液体之间的传质和反应过程达到平衡。
4.气液相互作用力的平衡气液平衡关系的适用条件还包括气体和液体之间的相互作用力的平衡。
在气液界面处，气体分子和液体分子之间存在各种相互作用力，如吸附力、扩散力等。
这些相互作用力的平衡对于气液平衡的形成至关重要。
只有当气体分子和液体分子之间的相互作用力达到平衡状态时，气液界面才能保持稳定并且传质过程得以进行。
5.外界环境的稳定除了上述条件外，气液平衡关系还受到外界环境的影响。
外界环境的稳定包括温度、压力和湿度的稳定，以及其他可能影响气体和液体之间相互作用的因素的稳定。
只有在外界环境稳定的条件下，气液平衡关系才能得以实现和研究。
结论成功研究和应用气液平衡关系需要满足一定的条件。
温度和压力的控制、物质性质的相似性、界面表面积的稳定、气液相互作用力的平衡以及外界环境的稳定都是实现气液平衡关系的重要因素。
气液平衡条件
气液平衡条件气液平衡条件1. 气液平衡的定义气液平衡是指在一定温度和压力下，气体和液体达到动态平衡的状态。
气液平衡的实现依赖于一系列的条件与因素。
2. 沸腾现象沸腾是气液平衡中的一种常见现象，主要表现为液体在达到一定温度下蒸发成气体并产生大量气泡。
沸腾现象的条件包括：•温度足够高，使液体分子能够获得足够的动能。
•压力足够低，使气泡能够稳定存在并升至液面。
3. 气液平衡条件气液平衡的实现需要满足以下条件：•温度–气液平衡的温度是指在一定压力下，气体和液体达到平衡的温度。
–高温能够增加气体分子的动能，促使蒸发。
–低温则使气体分子动能减小，更有利于液体形成。
•压力–气液平衡的压力是指在一定温度下，气体和液体达到平衡的压力。
–压力过低会导致气体分子蒸发过快，难以形成液体。
–压力过高则会增加液体的蒸发难度。
•物质的特性–不同物质在不同温度和压力下具有不同的气液平衡条件。
–每种物质在特定温度下有对应的饱和蒸气压。
4. 影响气液平衡的因素气液平衡受到以下因素的影响：•温度的改变会影响气液平衡的位置和速率。
•物质的性质决定了其气液平衡的条件。
•压力的变化会对气液平衡产生重要影响。
5. 应用领域气液平衡条件的研究和应用广泛存在于以下领域：•化学工程：在化学反应中，了解气液平衡条件可以帮助控制反应速率和产品生成。
•医学领域：了解气液平衡条件对于血液中气体溶解和气体交换的研究非常重要。
•环境工程：了解气液平衡条件有助于研究大气和水体中的污染物传输和分布。
结论气液平衡是气体和液体在一定温度和压力下达到动态平衡的状态。
温度、压力以及物质的特性是影响气液平衡的重要因素。
研究气液平衡条件对于工程、医学和环境等领域具有重要意义。
为了更好地理解气液平衡条件，还需进一步深入研究。
气液平衡比名词解释
气液平衡比名词解释
气液平衡是指在一定的条件下，气体和液体之间达到平衡状态的现象。
在这种平衡状态下，气体和液体之间的物质交换达到了一种动态的平衡，即气体分子以一定的速率离开液体表面，同时也以相同的速率被液体分子吸附回来。
这种平衡是由气体和液体之间的相互作用力所决定的。
气液平衡的存在与物质的性质、温度和压力等因素密切相关。
在常温常压下，如果气体和液体之间的相互作用力足够强，那么液体表面会有一层气体分子组成的“气体层”，这被称为饱和蒸汽。
当气体分子进入液体表面时，液体会吸收气体分子，使得液体中的气体浓度增加，同时液体表面的气体层也会减少。
当液体中的气体分子以相同的速率被液体吸收和液体中的气体分子离开时，就达到了气液平衡。
气液平衡在很多实际应用中都起着重要的作用。
例如，气液平衡的概念可以解释气体溶解于液体中的过程，也可以解释气体的沸腾和液体的蒸发现象。
此外，气液平衡还与气体的溶解度、液体的表面张力等性质密切相关。
总之，气液平衡是指气体和液体之间达到一种动态平衡状态的现象，涉及到物质交换、相互作用力以及温度和压力等因素。
深入理解气液平衡对于了解气体和液体之间的相互作用以及实际应用具有重要意义。
气液平衡关系的意义
气液平衡关系的意义气液平衡关系是指在一定的温度和压力条件下，气体和液体之间达到动态平衡的状态。
这种平衡关系在日常生活和工业生产中起着重要的作用，具有多个方面的意义。
气液平衡关系对于理解和解释物质的相变过程具有重要意义。
当气体与液体接触时，会发生气体的溶解、液体的蒸发和凝结等过程，这些过程都与气液平衡密切相关。
通过研究气液平衡关系，我们可以了解气体和液体在不同温度和压力下的相互转化规律，从而揭示物质的相变机制。
例如，了解水的气液平衡关系可以帮助我们理解水的蒸发和凝结过程，有助于解释云的形成和降水的产生。
气液平衡关系在环境科学中具有重要意义。
大气中的气体和水汽是地球上气候和气象变化的重要因素。
了解气体和水汽的平衡关系可以帮助我们预测和解释天气现象，如降雨、云的形成等。
同时，气液平衡关系也与环境污染和治理密切相关。
例如，大气中的有害气体如二氧化硫、氮氧化物等与空气中的水汽发生反应形成酸雨，了解气液平衡关系可以帮助我们研究酸雨的成因和防治措施。
气液平衡关系在化学和生物学领域中也有重要意义。
许多化学反应和生物过程都发生在气液界面上。
气体在液体中的溶解度、反应速率等都与气液平衡关系密切相关。
通过研究气液平衡关系，我们可以了解气体在液体中的溶解规律，并根据这些规律来设计化学反应和生物实验。
例如，药物的吸收和释放过程涉及到气体在液体中的溶解和挥发，了解气液平衡关系可以帮助我们改进药物的给药方式和疗效。
气液平衡关系还在工业生产中具有重要意义。
许多工业过程中需要控制气体和液体的接触和转化，如化工生产、环保设备等。
了解气液平衡关系可以帮助我们优化生产工艺、提高产品质量和节约能源。
例如，在石油化工生产中，了解气液平衡关系可以帮助我们优化气体吸附和液体分离的工艺，提高产品的纯度和产量。
气液平衡关系在物理、化学、生物和工程领域都具有重要的意义。
通过研究和应用气液平衡关系，我们可以深入理解物质的相变规律、天气现象、环境污染和化学生物过程，并在相关领域中进行探索和创新。
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汽液平衡数据的测定
汽液平衡数据是最常用的化工基础数据。
许多化工过程如精馏的设计、操作及过程控制等都离不开汽液平衡数据。
有热力学研究方面，新的热力学模型的开发，各种热力学模型的比较筛选等也离不开大量精确的汽液平衡实测数据。
现在，各类化工杂志每年都有大量的汽液平衡数据及汽液平衡测定研究的文章发表。
所以汽液平衡数据的测定及研究深受化工界人士的重视
一、实验目的：
通过测定常压下乙醇—水二元系统汽液平衡数据的实验，使同学们了解、掌握汽液平衡数据测定的方法和技能，熟悉有关仪器的使用方法，将课本上学到的热力学理论知识与实际运用有机地联系在一起。
从而既加深对理论知识的理解和掌握，又提高了动手的能力。
二、汽液平衡测定和种类：
由于汽液平衡体系的复杂性及汽液平衡测定技术的不断发展，汽液平衡测定也形成了特点各异的不同种类。
按压力分，有常减压汽液平衡和高压所液平衡测定。
高压汽液平衡测定的技术相对比较复杂，难度较大。
常减压汽液平衡测定则相对较易。
按形态分，有静态法和动态法。
静态法技术相对要简单一些，而动态法测定的技术要复杂一些但测定较快较准。
在动态法里又有单循环法和双循环法。
双循环法就是让汽相和液相都循环，而单循环只让其中一相（一般是汽相）循环。
在一般情况下，常减压汽液平衡都采用双循环，而在高压所液平衡中，只让汽相强制循环。
循环的好处是易于平衡、易于取样分析。
根据对温度及压力的控制情况，有等温法与等压法之分。
一般，静态法采用等温测定，动态法的高压汽液平等多采用等温法。
总之汽液平衡系统特点各异，而测定的方法亦丰富多彩。
本实验采用的是常压下（等压）双循环法测定乙醇—水的汽液平衡数据。
三、实验原理：
以循环法测定汽液平衡数据的平衡釜有多种形式，但基本原理是一样的。
如图书馆所示，当体系达到平衡时，A 和B 两容器中组成不随时间布景为化，这时从A 和B 两容器中取样分析可以得到一组汽液平衡实验数据。
根据下平衡原理，当所液两相达到相平衡时，汽液两相温度压力相等，同时任一组分在各相中的逸度相等，即：
v L i i f f =))
这里 v v i i i f y P =Φ)) 0
L i i i i f r x f =))
对低压汽液平衡，其汽相可以视为理想气体混合物，即1v i Φ=)
，忽略压力对液体
逸度的影响，即0
i i f P =)，从而得出低压下汽液平衡关系式：
i i i i Py r x P =
式中 P ——体系压力（总压）
i P ——纯组分i 在平衡温度下的饱合蒸汽压。
x i ,y i ——组分i 在液相、汽相中的摩尔分数。
r i ——组分i 的液相活度系数。
Antoine 公式： 0
lg i
i i i B P A C t
=-
+ 这里的压力为mmHg 。
温度为℃。
由实验测得等压下体系的汽液平衡数据即温度、压力、液相组成、汽相组成（T 、P 、X 、Y ）。
用公式（2）计算不同组成下的活度系数：
i
i i i Py r x P =
这样得到的活度系数我们就称为实验的活度系数。
四、实验装置及仪器：
采用化工热力学研究室改过的Rose 釜，该釜结构独特。
汽液双循环。
操作非常简便，平衡时间短，不会出现过热过冷现象，适用范围广。
温度测定用1/10℃的精密水银温度计。
样品组成采用折光指数法分析。
五、数据处理：
实验测得的活度系数需要选用一个数学模型关联之。
在这里我们可先用willson 方程关联计算。
Willson 方程如下：
1221
111222112222112112
22211122111212
ln ln()()
ln ln()(
)
r x x x x x x x r x x x x x x x ΛΛ=-+Λ+-+Λ+ΛΛΛ=-+Λ+-+Λ+Λ
式中，∧12，∧21称为Willson 配偶参数：
2121112112111212()exp[]()exp[]V g g V RT V g g V RT
--Λ=--Λ=
上二式中，g 12-g 11、g 21-g 11称为二元闪互作用能理参数。
V 1、V 2测是组分1、组分理
处的液体饱和体积，它是温度的函数。
计算时，以 22
111
{()()}m
j F y
y y y ==
-+-∑计2计实2实
为目标函数（也可以选用别的目标函数），采用非线性最小二乘法，对Willson 配偶参
数进行优化而得到∧12，∧21，（并进一步还可以计算出g 21-g 11、g 21-g 11），利用优化出来的∧12，∧21，通过Willson 方程计算r 1计r 2计并进一步计算y 1计y 2计。
六、实验步骤：
1． 用量简量取140-150ml 去离子水，30-35ml 无水乙醇，从加料口加入平衡釜内： 2． 开动冷却水：
3． 打开加热开关，调节调压器使加热电压在200V ，待釜液沸腾2-3分钟左右后，慢慢
地将电压降低至90-130V 左右：
4． 从气压计上读出大气压数据记下：
5． 调节阿贝折光仪的循环水温度至30℃：
6． 观察平衡釜内汽液循环情况，注意平衡室温度变情况，若温度已连续15-20分钟保
持恒定不变，则可以认为已达到平衡，可以取样分析：
7． 将一个取样瓶在天平上称重（记下重量G 1）然后往瓶内加入半瓶左右的去离子水称
重（记下重量G 2），该含水的取样瓶用于取汽相样品。
另用一个空瓶（不要加水）取液相样品；
8． 取样前记下平衡温度，并用一烧杯分别从二个取样口放掉1-2ml 左右的液体。
9． 用准备好的二个取样瓶同时取样，取样量约为4/5左右。
取好样后，立即盖上盖子。
然后将汽相样品瓶在电光天平上称重（记下重量G 3），液相不必称重： 10． 取样后，再向釜内加入15-20ml 的乙醇以改变釜内组成。
11． 将汽相样品瓶摇晃，使瓶内样品均匀，然后将二个样品在阿贝折光仪上测出折
光指数，通过n d 30
-x 标准曲线查出注解相样品的摩尔组成x ，汽相稀释样品的组成y ’： 12． 根据称出重量（G 1，G 2，G 3）及汽相稀释样品的组成y ’计算出汽相组成y 实，
计算公式为：31322118'()
18()28'()
G G y G G y G G -=
---
13． 重复上述步骤6-12进行下组数据的测定。
14． 经束实验，整理好实验室。
七、实验数据及处理：
原始数据 空气大气压为102658.238
组分1 a=8.1122 b=1592.864 c=226.184
八、实验讨论：
1．在实验中，我是通过判断测量温度的那个装置看到他的温度几乎不变化了就判断它达到了气液平衡。
2．不可信，实验中我们测得的只是一个大概的数。
通过一个大概的方法。
里面造成误差的原因很多。
所以和真实计算出来的值有很大的出入。
另外再加上一个人为的因素。
会造成很多误差。
比如说在测折光率的时候读数的误差。
查表的时候线对齐时造成了一个误差。
实验时判断是否达到平衡时候有一些人为的因素造成的误差。
注意的地方就是在取汽相样的时候要先称量，再加水，再称量。
让加热器中气泡的鼓泡速率为连续的能接触到上面测温的元件。
3．讨论测得值和计算值有偏差。
原因是因为什么方面而造成的这些偏差？还有因为加热时鼓泡的快慢与测量会有什么影响。