二组分凝聚系统相图ppt

Φ 1 f*C1Φ1
T /K 546
a
f* 1 f* 0
温度可以下降 2. 冷至A点,固体Bi开始析出
Φ 2 f*C1Φ0
A
f * 1 温度不能改变，为Bi熔点
3. 全部变为固体Bi后
B
Φ 1 f*C1Φ1
t/s
温度又可以下降
纯Cd步冷曲线与之相同
-
Cd-Bi二元相图的绘制
w(Cd)0.2
373
A'
An
A"
T1
温度升高，互溶程 度增加
B点水与苯胺完全互溶
T B 是最高会溶温度
两相
313 D
C
E
0 0 .2 0 .4 0 .6 0 .8 1 .0
H 2O
质量分数
C6H5NH2
H 2 O -C 6H 5N H 2 的 溶 解 度 图
- 帽形区内两相共存
（2）具有最低会溶温度
等压
水-三乙基胺的溶 3 4 3
Raoult定律的正偏差很大，
p* B
在p-x图上形成最高点
p
p*
g
A
在p-x图上有最高点者， A
在T-x图上就有最低点，这
T*
A
最低点称为最低恒沸点
x
x1
B
B
定压
g
T
T*
B
处在最低恒沸点时的混
A
合物称为最低恒沸混合物
l
x x1
B
B
（3）负偏差在p-x图上有最低点
p
在T-x(y)图上，处在最
高恒沸点时的混合物称为最
水和烟碱的溶解度图：
在最低会溶温度
T
' c
(约334 K)以下和在最高会
溶温度 T c (约481K)以上， 两液体完全互溶。
在这两个温度之间只能 部分互溶，形成一个完全封 闭的溶度曲线，曲线之内是 两液相共存区。
-
T/K
T
' c
473
c'
等压
453
两相
413
373
Tc
单相
c
0 0 .2 0 .4 0 .6 0 .8 1 .0
p* A
高恒沸混合物 它是混合物而不是化合
A
C
x
B
物，其组成在定压下有定值。
T
改变压力，最高恒沸点的温 T * A
度及组成也随之改变。
A
-
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x
B
l
定温
p* B
g
B
定压
g
T* B
l
B
部分互溶的双液系
（1）具有最高会溶温度 4 5 3 单相
等压
B
D点：苯胺在水中
TB
的饱和溶解度
T/K
E点：水在苯胺中 的饱和溶解度
解度图如图所示。
323
两相
T/K
在 T B (约为291.2K）以
下，两者可以任意比例
303
TB
B
互溶，升高温度，互溶
单相
度下降，出现分层。
T B 以下是单一液相
区，以上是两相区。
0 水
-
0 .2 0 .4 0 .6 0 .8 1 .0
质量分数
三乙基胺
水-三乙基胺的溶解度图
（3）同时具有最高、最低会溶温度
单相区，物系点与相点重合；两相区中，只有 物系点，它对应的两个相的组成由对应的相点表示
-
杠杆规则（Lever rule）
在T-x图上，由nA和nB混合成的物系的组成为xA 加热到T1温度，物系点C 落在两相区
DE线称为等温 连结线
T /K
T* b ,B
落在DE线上所有 T 1 D
物系点的对应的液相和
t-x图
气相组成位于两液相同侧
液态完全不互溶系统t-x图
-
7
（1）理想的完全互溶双液系
p /Pa
液相线 l
p
* B
g -l
B
xA
p
* A
g气相线
A
T /K
g
T* b ,B
T1
D
g -l
x1
B
l
xA
定压
F E T*
b ,A
x2
A
-
(2)正偏差很大，在 p-x 图上有最高点
由于A，B二组分对
定温 l
F C
T /K
413
B D D'E G
t/s
p
H
A 546
熔化物（单相）
596
F
C
熔化物+Cd(s)
M 4 1 3 Bi(s)+熔化物 E
G
M
B
D Bi(s)+Cd(s)
0 0 .2 0 .4 0 .6 0 .8 1
Bi
w Cd
Cd
-
Cd-Bi二元相图的绘制
纯Bi的步冷曲线
1. 加热到a点，Bi全部熔化
的步冷曲线
1. 加热到b点,Bi-Cd全部熔化
Φ 1 f*21Φ2
温度可以下降,组成也可变
b
T /K
2. 冷至C点,固体Bi开始析出
f* 2
Φ 2 f*21Φ1
温度可以下降
3.D点固体Bi、Cd同时析出
C
f* 1
Φ 3 f*21Φ0
f * 0 温度不能改变
当系统有新相凝聚，放
出相变热，步冷曲线的斜 T 率变小
出现转折点
f* 1
出现水平线段 f * 0
据此在T-x图上标出对应的位
置，得到二组分低共熔T-x图
-
f* 2
f* 1
f* 0
f* 1
t
Cd-Bi二元相图的绘制
1 .0 B i
0.4Cd 1.0Cd
0.2Cd 0.7Cd
a
bc d e
H
A' A
材料物理化学
第六章 相平衡
2012年02月
第六章 相平衡
6.1 相律 6.2 单组分系统的相图 6.3 二组分液态混合物的气-液平衡相图 6.4 二组分凝聚系统相图 6.5 二组分系统复杂相图的分析
-
上次课内容回顾
相律
f = C－ F + 2
如果已指定某个强度变量，除该变量以外的其 它强度变量数称为条件自由度，用 f * 表示。
T* b ,B
若已知
T1
D
n(总 )n(l)n(g)
m (总 )m (l)m (g)
x1
可计算气、液相的量
-B
g
C
g -l
l
xA
xA
定压
F
E T*
b ,A
x2
A
两组分系统气－液平衡相图
液态完全互溶系统 理想系统
p-x、t-x图
真实系统
一般正偏差 最大正偏差
一般负偏差 最大负偏差
液态部分互溶系统 气相组成介于两液相之间
气相组成，都由D点和
x1
E点的组成表示。
B
g
C
g -l
l
xA
xA
定压
F
E T*
b ,A
x2
A
-
液相和气相的数量借助于力学中的杠杆规则求算
以物系点为支点，支点两边连结线的长度为力 矩，计算液相和气相的物质的量或质量
这就是杠杆规则，可用于任意两相平衡区
nlCDngCE T / K
或 m lCDm gCE
例如：指定了压力 指定了压力和温度
f * f 1 f ** f 2
-
相点 表示某个相状态（如相态、组成、温度等）的 点称为相点。
物系点 相图中表示系统总状态的点称为物系点。在T-x 图上，物系点可以沿着与温度坐标平行的垂线上、 下移动；在水盐相图上，随着含水量的变化，物系 点可沿着与组成坐标平行的直线左右移动。
水 质量分数
烟碱
水-烟碱的溶解度图
6.4 二组分凝聚系统相图 一、二组分固态完全不互溶系统液固平衡相图
1. 热分析法
基本原理：二组分系统 C=2，指定压力不变，
f * = C +1 -F =3 -F
F = 1 f * = 2 双变量系统
F=2 F=3
f*=1 f*=0
单变量系统 无变量系统
-
1. 热分析法 首先将二组分固相系统加热熔化，记录冷却过 程中温度随时间的变化曲线，即步冷曲线