单组分系统相图

p = pA + pB
pB = pB* xB
= pA* + ( pB* − pA* ) xB
p－xB 作图得直线 液相线
pB* > p > pA*
理想液态混合物的蒸气总压p 介于两纯液态饱和蒸气压之间.
理想液态混合物p－x图
（2）气相线
pA = pyA = pA* xA pB = pyB = pB* xB
( nL + nG )xM = nL xL + nG xG nL xM + nG xM = nL xL + nG xG nL ( xM − xL ) = nG ( xG − xM )
nL nG
=
xG－x M xM－xL
= G2M ML2
nL ⋅ ML2 = nG ⋅ G2M
液态混合物A－B系统的压力－组成图
§6.2 单组分系统相图
单组分系统：C = 1，
据相律:
F = C-P + 2 = 3 -P
◆一般情况下F = 0（最小），P = 3相（最大）
单组分系统最多三相共存
◆一般情况下P = 1（最小），F = 2
即单组分系统是双变量系统，即温度和压力
（面）
（线）
（点）
1、水的相平衡实验数据
(OC)
(OB)
②对多数物质来说，熔化过 程中体积增大，故相图中熔 点曲线的斜率为正。
③由相图分析外界条件变化 时系统相变情况
CO2相图
水的相图 a：表示整个系统状态的点,系统点
例：如图为CO2的相图，试问： （1）将CO2在25℃液化，最小需加多大压力？ （2）打开CO2灭火器阀门时，为什么会出现少量白色固体（俗 称干冰）？
讨论：①三相点与冰点的区别
★三相点：气-液-固三相共存的点，其温度和压力由系统自定 H2O的三相点：T = 273.16K(0.01 ℃),
p = 610.62Pa 气相：纯水蒸气 压力：水的饱和蒸气压 ★冰点:101325Pa下被空气所饱和了 的水和冰的平衡温度 H2O的 冰点：T = 273.15K(0℃）
气液平衡时，两相的组成并不相同， 易挥发组分 （饱和蒸气压大者）在气相 中的相对含量大于它在液相中的相对含量
液态混合物A－B系统的压力－组成图
（3）理想液态混合物A－B系统的压力－组成相图
●了解系统在指定条件下的相态
图中各区的稳定相 单相区: F=2-1+1=2 两相平衡区: F =2-2+1=1 两条线的交点:F=1-2+1=0
液态完全互溶 一个液相（液态混合物）
二组分气 - 液平衡相图 液态完全不互溶 两个液相（纯A+纯B）
液态部分互溶
两个液相（l1+l2）
1. 压力－组成图
（1）液相线
设A、B组成理想液态混合物，液相组成：xA ，xB
据拉乌尔定律
气相组成：yA ，yB
pA = pA* xA = pA* (1 − xB )
●该系统可能进入固相区，出现固体CO2即干冰。
§6.3 二组分系统理想液态混合物的气－液平衡相图
二组分体系，C = 2
F = 2-P+2 = 4-P
P = 1（最小）， F = 3（最多）
立体图 （不方便）
T,p, x
▲ 保持温度不变，得 p-x 图 较常用
▲ 保持压力不变，得 T-x 图 常用
▲ 保持组成不变，得 T-p 图 不常用。
p=
p* A
x
A
=
p* B
x
B
yA
yB
yB
=
p* B
x
B
p
p－yB作图得曲线
气相线
（3）理想液态混合物A－B系统的压力－组成相图
∵
pB*
>
p
* A
∴ B是易挥发组分
∵ pB* > p > pA*
∴ pB∗ > 1 p
yB =
p
* B
x
B
p
即 yB = pB* > 1 xB p
理想液态混合物p－y图
yB > xB
(OA)
表中数据可知： ①在0.01℃和610 Pa下，冰、水和水蒸气同时共存，呈三相平衡状态。
②④水冰与与水水蒸平气衡平，衡压,力T↑增,加p↑，dd冰Tp =的∆Tv熔∆apglHV点mm >降0③低冰；与ddTp水=蒸T∆∆sl气HslVmm平<衡0 ,T↑,
dp
p↑ dT
=
∆
g s
H
m
T ∆sgVm
p = 101325Pa 气相：被空气所饱和的水蒸气 压力：大气压力
★冰点温度比三相点温度低0.01 ℃ ，原因？？ （1）因外压增至101.325KPa，凝固点下降0.0075 ℃ （2）因水中溶有空气，凝固点下降0.0023 ℃
国际上规定，H2O的三相点： 0.01℃（ 273.16K)
讨论：
解：（1）液一气平衡时， T = 298.15K，p = 67大气压，
p < 67大气压，系统处于气相区 p > 67大气压，系统处于液相区 最小需要67大气压才能使CO2液化。
（2）CO2三相点压力：5.11大气压 当p<5.1大气压时液相不能稳定存在
●打开阀门，压力迅速降至大气压，液相不能稳定存在 ●气化吸收热量，周围温度迅速降低
●由相图分析外界条件变化时 系统相变情况 从a→b恒温降压
L1点上方: 液相
L1 液相开始蒸发 M 气液两相平衡
G3 剩最后一滴液相
图图. .理理想想液液态态混混合合物物AA－－BB系系统统的的压压力力－－组组成成图图
G3点下方：气相 L、G—相点
2、杠杆规则
（平衡时两相相对数量的计算） 系统总组成xM ,总的物质的量n=nG+nL 平衡液相组成xL,物质的量nL 平衡气相组成xG,物质的量nG
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杠杆规则
3. 温度－组成图
∵ pB* > pA* ∴ tB < tA
又∵ yB>xB ∴气相线在液相线的右上方 ●了解系统在指定条件下的相态
OB 气-固两相平衡线(冰的升华曲线)，理论上可延长至0 K附近
OA 液-固两相平衡线，当A点延长至压力大于2×108Pa时， 相图变复杂，有不同结构的冰生成。
▲点 P = 3 F = 1-3 +2=0 O点：三相点 气-液-固三相共存，三相点的温度和压力由体
系自定 。H2O的三相点温度：273.16 K，压力：610.62 Pa。
>
0
2、水的相图
▲面（三个单相区）P=1 F=1-1+2=2
气、液、固单相区内，温度和 压力独立变化不会引起相变。 ▲线（三条两相平衡线 ）
101325Pa
P = 2 F = 1-2+2 = 1 压力与温度只能改变一个。
373.15K
OC 气-液两相平衡线（水的蒸气压曲线）， 终止于临界点。 虚线OC′：亚稳平衡线 （过冷水的蒸气压曲线）