第4 5 节：二组分理想液态混合物的气液平衡相图总结

相中的成分大于液相中的组分，反之亦然。
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压力1. 1. 压力 -组成图 组成图
在等温条件下，p-x-y 图分为三个区域。在液相 线之上，系统压力高于任一混合物的饱和蒸气压，气 相无法存在，是液相区。
在气相线之下，系 统压力低于任一混合物 的饱和蒸气压，液相无 法存在，是气相区。 在液相线和气相线之 间的梭形区内，是气-液 两相平衡。
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压力-组成图
• 系统点: 相图上表示系统总 状态的点. 系统变压(或变 温)时, 系统点总是垂直于 组成坐标而移动. • 相点: 表示各个相的状态的 点. P = 1, 系统点与相点重 合, P = 2 时, 两个相点位于 系统点两侧的相线上, 且 3 点处于一水平线(结线)上 (因3 个状态点的压力等同). • 分析相图.
xB(l) 0 0.042 0.132 0.183 0.219 0.325 0.467 0.483 0.551 0.628 0.712 0.810 0.900 1.000
xB(g) 0 0.089 0.257 0.384 0.395 0.530 0.619 0.688 0.742 0.800 0.853 0.911 0.958 1.000
l
a L1
t=const.
pB
L3
pA
L2
M
b G3
l+g G1 G2
g
0 A
xL
xM xG xB
1 B
C6H5CH3(A) - C6H6(B)
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2.-温度 -组成图 2. 温度 组成图 (T-x)图
T-x图 亦称为沸点-组成图。若外压为大气压力， 当溶液的蒸气压等于外压时，溶液沸腾，这时的 温度称为沸点。某组成的蒸气压越高，其沸点越 低，反之亦然。
§6.4 二组分理想液态混合物的气-液平衡相图
对于二组分系统，C=2，F=4–P。 P 至少为1，则 F最多为3。这三个变量通常是T，p 和组成 x。所以 要表示二组分系统状态图，需用三个坐标的立体图 表示。
保持一个变量为常量，从立体图上得到平面截面图。
（1） 保持温度不变，得 p-x 图 较常用
（2） 保持压力不变，得 T-x 图 常用
P-x-y图：这是 p-x 图的一种，把液相组成 x 和气相 组成 y 画在同一张图上。液相蒸气总压与蒸气组成关
系线称作气相线。
* p A pA xA yA p p
* * pB p pA
* pA 1 yA xA p
* * p p 如果 A B ，则 y A xA ，即易挥发的组分在气
（3） 保持组成不变，得 T-p 图 不常用。
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压力-组成 (p-x) 图
设组分A和B形成理想液态混合物, 一定温度下达气液平衡. T一定 压力p与液相组成xB的关系: p A pA x A pA (1 xB ), pB pB xB g p
p pA pB pA (1 xB ) pB xB
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压力-组成图
压力 p 与气相组成 yB 的关系: 可由式 p = pA* + (pB* pA* ) xB 和式 yB = pB*xB /p 联解 得到. 以 p 对 yB 作图, 即压力-组成图上的气相线.
• 79.7 ℃下苯和甲苯理想液态混合物系统的实测 压力-组成 数据
xB 0 0.1161 0.2271 0.3383 0.4532 0.5451 0.6344 0.7327 0.8243 0.9189 0.9565 1.000 yB 0 0.2530 0.4295 0.5667 0.6656 0.7574 0.8179 0.8782 0.9240 0.9672 0.9827 1.000 p / kPa 38.46 45.53 52.25 59.07 66.50 71.66 77.22 83.31 89.07 98.45 91.79 99.82
T-x图在讨论蒸馏时十分有用，因为蒸馏通常 在等压下进行。T-x图可以从实验数据直接绘制。 也可以从已知的p-x图求得。
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温度-组成图
• 甲苯(A) - 苯(B)系统在 p = 101.325 Pa下温度与两相组成的关系
t/℃ 110.62 108.75 104.87 103.00 101.52 97.76 95.01 92.79 90.76 88.63 86.41 84.10 81.99 80.10
p pA ( pB pA ) xB f ( xB )
yA yB pA pB xA xB l
•理想液态混合物的 气 - 液平衡
A 和 B 均满足 pB = p*B xB
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以 p 对 xB 作图得一直线, 即压力-组成图上的 液相线. 仅对理想液态混合物, 液相线为直线.
压力1. 1. 压力 -组成图 组成图
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压力-组成图
应用相图可以了解指 定系统在外界条件改变时 的相变化情况。 若在一个带活塞的导热 气缸中有总组成为xB(M) (简写为xM)的 A，B二组分 系统，将气缸置于100°C 恒温槽中。起始系统压力 pa，系统的状态点相当于 右图中的 a 点。 当压力缓慢降低时，系统 点沿恒组成线垂直向下移 动。在到达L1 前,一直是单 一的液相。 p t =const. a L2 L1 M b G3 g
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温度-组成图
• 系统点和相点的含义 同 P-x 图
• 与纯物质不同, 由于气化时 液相组成不断变化(剩余难 挥发组分愈来愈多), 相变温 度不断升高. 两相的相对量 按杠杆规则变化. • 泡点: 液相升温至开始起泡 沸腾的温度; 露点: 气相降 温至开始凝结的温度. 两点 之间为相变温度区间, 与系 统总组成有关.
0 A
l
pB
L3
pA
l+g G1 G2
xL
xM xG xB
1源自文库B
C6H5CH3(A) - C6H6(B)
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压力-组成图
到达L1后，液相开始蒸发， 最初形成的蒸气相的状态为 G1所示，系统进入平衡区。 在此区内，压力继续降 低，液相蒸发为蒸气。当系 统点为M点时，两相平衡的 液相点为L2，气相点为G2， 这两点均为相点。两个平衡 相点的连接线称为结线。 压力继续降低，系统点到 达G3时，液相全部蒸发为蒸 气，最后消失的一滴液相的 状态点为 L3 。 p