第02章--多相多组分系统热力学(5).pptVIP

LOGO 第02章--多相多组分系统热力学(5) 第1页，共32页，编辑于2022年，星期五 主要内容 §2.1 均相多组分系统热力学 1 §2.2 气体热力学 2 §2.3 多组分气—液平衡系统热力学 3 §2.4 Gibbs相律 4 §2.7 三组分系统的相平衡  7 §2.6 两组分系统的相图 6 §2.5 单组分系统的相图 5 第2页，共32页，编辑于2022年，星期五 二、 Gibbs相律 在多组分多相系统中有很多变量，如每一相中都有T、p和i个浓度变量，但这些变量并不都是独立的，它们之间有n个方程关联着。 相律是相平衡体系中揭示相数P ，独立组分数C和自由度 f 之间关系的规律,相律最早由Gibbs提出，所以又称为Gibbs相律。 独立变量的数目=变量总数-独立方程式的数目 第3页，共32页，编辑于2022年，星期五 二、 Gibbs相律 例如：x、y、z三个变量 变量总数 独立的方程式数 独立变量数 3 x+y+z=1 3-1=2 3 x+y+z=1 3-2=1 x=y 3 x+y+z=1 3-3=0 x=y x=1 3 0 3 第4页，共32页，编辑于2022年，星期五 推导 Gibbs相律 1 相平衡系统中热力学变量总数 设N种物质分布在P个相中，每一相有T、p、和N-1个浓度变量，共1+1+N-1=N+1个变量。 P个相中总变量为：P(N+1) Σxi=1 第5页，共32页，编辑于2022年，星期五 2 热力学平衡系统中独立方程式总数 热平衡： Tα= Tβ=…= TP，有(P-1)个等式 力平衡： pα= pβ=…= pP，有(P-1)个等式 相平衡：μBα= μBβ=…= μBP，有(P-1)个等式 系统中含有N种物质，共有N (P - 1)个等式。 化学平衡：设系统中有R个独立的平衡化学反应式 关系式总数=2(P-1)+N(P-1)+R+R’=(N+2)(P-1)+R+R’ R'个浓度限制条件 第6页，共32页，编辑于2022年，星期五 关系式总数=(N+2)(P-1)+R+R’ P个相中总变量为：P(N+1) 3. 相律表达式 按照自由度的定义，f =P(N+1) – [(N+2)(P-1)+R+R' ] f = C – P + 2 Gibbs相律表达式 条件：相律适用于热力学平衡系统 f = C – P + n (n≥2) 当考虑重力场，磁力场等对平衡系统的作用时 第7页，共32页，编辑于2022年，星期五 若指定一些条件后剩下的自由度数就叫做条件自由度，以f* 表示。 指定T，或者p f * = C – P + 1 同时指定T和p f * = C – P 同时指定T、p和某一浓度 f * = C – P +2-3 f * = C – P -1 第8页，共32页，编辑于2022年，星期五 【例2—6】若C(s)、CO(g)、CO2(g)和O2(g)在温度为1000 K时达平衡，求组分数和自由度数。 解：系统中实际存在的化学反应有四个 C(s) + CO2(g) = 2CO(g) 0.5O2(g) + CO(g) = CO2(g) C(s) + O2(g) = CO2(g) C(s) + 0.5O2(g) = CO(g) 但只有2个方程式独立的 R=2 R’=0 C=4-2-0=2 P=2 1000K时， f * = C – P + 1 = 2 – 2 + 1=1 第9页，共32页，编辑于2022年，星期五 C(s) + CO2(g) = 2CO(g) 0.5O2(g) + CO(g) = CO2(g) C(s) +