第六章相平衡状态图讲解

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2020/10/12
5.1.1 研究相平衡的意义
Why do we study phase equilibrium?
5. 纳米材料合成中 利用相图制备纳米材料
Vaper Liquid Solid
Si whisker
Si Au
Si
Si
Si
Si Si
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T1
x
0
A
xB
g 定压
y4 y3
x1
l
y2 y1
TB*
1.0 B
A(芳烃 )
F
wB
wA D
E x
Oy
B(烷烃)
wS
S(萃取剂)
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5.1.1 研究相平衡的意义
Why do we study phase equilibrium?
4. 在地质学和工程学中 研究天然或人工合成的熔盐系统，了解 组成与结构之间的关系
1. 在冶金工业上 metallurgy • 利用相图监测冶炼过程 • 研究金属组成、结构和性能之间的关系
奥氏体 奥氏体＋ 莱氏体
珠光体
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莱氏体＋ Fe3C
白口铁 灰口铁
C
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5.1.1 研究相平衡的意义
Why do we study phase equilibrium?
2. 压力平衡条件 Pressure equilibrium
dA SdT pdV BdnB B 1
dT＝0 dV＝0
BdnB 0
B 1
dAT,V pdV pdV pdV
dV＝ dV + dV + ∙∙∙+ dV = 0
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2. 相图（phase diagram） 描述多相系统的状态如何随温度、压力、
组成等强度性质变化而变化，并用图形来表示 这种状态的变化，这类图称为相图。
相图的形状决定于变量的数目
双变量系统
平面图
三变量系统
立体图
根据需要还有三角形相图和直角相图等。
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5.1.2 几个重要概念 Important conceptions
物种数(constituent)：系统中包含的所有物种的数目 用S表示
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5.1.3 多相系统平衡的条件
Conditions of equilibrium for heterogeneous system
如果系统的诸性质不随时间而改变，则系统处于热 力学平衡状态。
5.4 二组分系统的相图及其应用 Phase diagrams for two-
component system and their applications
5.5 三组分系统的相图及其应用 Phase diagrams for three-
component system and their applications
NaI
－31.5
CaCl2
－49.8
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5.1.1 研究相平衡的意义
Why do we study phase equilibrium?
3. 在有机化工和石油化工方面 用蒸馏、精馏和萃取等方法进行提取和 纯化，提高产品价值。
T
TA*
T6 T5
T4
x6 x5
T3
T2
y6 x4
x3
y5 O x2
第六章 相平衡状态图
第五章 相平衡 (Phase Equilibrium)
5.1 多相系统平衡的一般条件 Conditions of equilibrium for
heterogeneous system
5.2 相 律 Phase rule
5.3 单组分系统的相图 Phase diagrams for one-component system
3. 凝聚系统（condensed system）
没有气相的系统称为凝聚系统。有时气相存在，但可以不予 考虑，也可看成是凝聚系统，如合金系统。
4. 多相系统（heterogeneous system）
系统内部若含有不止一个相，则称为多相系统。 多相系统中相与相之间是互相敞开的，没有任何限制条件， 在他们之间可以有热的交换、功的传递以及物质的交流。
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5.1.2 几个重要概念 Important conceptions
1. 相（phase）
系统内部化学组成、物理性质和化学性质完 全均匀的部分称为一个“相”。相与相之间在指 定条件下有明显的界面，在界面上宏观性质的改 变是飞跃式的。系统中相的总数用 Φ 表示。
气体：不论有多少种气体混合，只有一个气相。
* 5.6 二级相变 Second order phase transitions
* 5.7 铁-碳系统的相图 Phase diagram of iron-carbon system
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5.1.1 研究相平衡的意义
Why do we study phase equilibrium?
1. 热平衡条件 Thermal equilibrium 根据热力学第零定律，当系统处于热平衡时，各 相的温度必定相等。
T ＝T ＝∙∙∙＝T
当两个系统各自与第三个系统达到热平衡时，这 两个系统彼此也达到热平衡
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5.1.2 多相系统平衡的条件
Conditions of equilibrium for heterogeneous system
2. 在无机化工方面 • 利用相平衡原理，用溶解、重结晶等 方法将天然盐类混合物进行分离、提纯 • 获得低温
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盐
Leabharlann Baidu最低温度
KCl KBr NaNO3 NH4C1 (NH4)2SO4
－10.7 －11.5 －15.4
－16.0
－18.3
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盐
最低温度
NaCl KI
NaBr
－21.2 －23.0 －28.0
液体：按其互溶(miscibility)程度可成一相、两相或三 相共存。
固体：一般一种固体便是一个相(与其质量与形状无
关)。两种固体的粉末无论混合得多么均匀，仍是两 个相。但固体溶液（solid solution）是单相。
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5.1.2 几个重要概念 Important conceptions