3-2-多组分体系.ppt

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1、第三章多组分系统的热力学3.4化学势及其应用3.5相律化学势及其应用Therelationshipbetweenthefreeenergycurveforasolutionandthechemicalpotentialsofthecomponents.有关化学势的几点说明1.μB是状态函数，强度性质；2.化学势与系统中某一组分相对应，绝没有所谓系统的化学势；3.注意化学势与偏摩尔量的区别；4.纯物质的化学势多组分均相系统中的基本公式多组分均相体系中，热力学函数的值不仅与其特征变量有关，还与组成体系的各组分的物

2、质的量有关。例如：热力学能其全微分同理：即：也适用于敞开系统多组分多相系统中的基本公式phasecomponent平衡判据物质平衡包括：相平衡及化学反应平衡。相平衡条件即：假设某两相系统中发生无限小的相变化：各物质的总量守恒相平衡条件多相平衡条件：全部组分在全部相中的化学势一一对应相等。化学反应平衡条件假设某已达平衡的封闭系统发生无限小的化学反应：定义化学反应平衡条件化学反应平衡条件在恒温、恒压、W’=0条件下，化学反应自发地朝着化学势减小的方向进行，直至达到化学势相等的平衡态为止。问题试比较和论证下列四种状

3、态纯水的化学势大小顺序：（1）373.15K，101325Pa液态水；（2）373.15K，101325Pa水蒸气；（3）373.15K，202650Pa液态水；（4）373.15K，202650Pa水蒸气。3.5相律基本概念：相数，独立组分数，自由度相律的推导相律的应用基本概念气体，不论有多少种气体混合，只有一个气相。液体，按其互溶程度可以组成一相、两相或三相共存。固体，一般有一种固体便有一个相。两种固体粉末无论混合得多么均匀，仍是两个相（固体溶液除外，它是单相）。相（phase）系统内部物理和化学性质完全

4、均匀的部分称为相。相与相之间在指定条件下有明显的界面。相数：系统中相的总数，用表示。独立组分数定义：在平衡系统所处的条件下，能够确保各相组成所需的最少独立物种数称为独立组分数。K：系统中所有物种数R：独立的化学平衡数R’：各物种间的浓度限制条件基本概念对R’的说明除一相中各物质的摩尔分数之和为1这个关系以外的不同物种的组成间的独立关系数，它包括：(i)当规定系统中部分物种只通过化学反应由另外物种生成时，由此可能带来的同一相的组成关系；(ii)当把电解质在溶液中的离子亦视为物种时，由电中性条件带来的同一相的组成

5、关系。自由度（degreesoffreedom）确定平衡系统的状态所必须的独立强度变量的数目称为自由度，用字母f表示。这些强度变量通常是压力、温度和浓度等。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，用表示。例如：指定了压力，指定了压力和温度，基本概念相律的推导(1)热平衡条件：达到平衡时，各相具有相同温度(2)压力平衡条件：达到平衡时各相的压力相等热力学平衡：总的变量数：总的变量数：（4）化学平衡条件：化学变化达到平衡（3）相平衡条件：任一物质B在各相中的化学势相等，相变达到平衡相律

6、的推导总的独立等式数总的独立变量数相律（phaserule）相律：揭示多元多相平衡系统中相数、独立组分数和自由度之间关系的规律，又称为Gibbs相律；式中2通常指T，p两个变量。如果除T，p外，还受其它力场影响，则2改用n表示，即：相律的推导举例(1)已知NaHCO3(s)热分解反应为：2NaHCO3(s)=Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(g)今将NaHCO3(s)，Na2CO3(s)，CO2(g)和H2O(g)按任意比例混合，放入一个密闭容器中，试计算当反应建立平衡时系统的f。举例(2)2NaN3

7、(s)=2Na(s)+3N2(g)100gNaN3(s)yields56LN2(g)at298K.Airbags单组分系统的自由度最多为2，双变量体系的相图可用平面图表示。单组分系统的相平衡相律的应用(1)单相双变量系统两相平衡单变量系统三相共存无变量体系相律的应用(1)请应用相律论证下列结论的正确性：(1)纯物质在一定压力下的熔点为定值；(2)纯液体在一定温度下有一定的蒸气压。相律的应用(2)f最多为3：T，p和组成x。立体图表示二组分系统状态图。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

8、不变，得p-x图较常用（3）保持组成不变，得T-p图不常用。（2）保持压力不变，得T-x图常用双组分系统的相平衡理想的完全互溶双液系作业：P162的4、6、7题预习：P134-137,P138-149