复旦大学物理化学AII 13-4 二组分气液及液液体系.pdf

相平衡体系热力学 二组分气液及液液体系 物理化学 二组分气液及液液体系相图 2015/3/92015/3/9 IIII 11 相平衡体系热力学 二组分气液及液液体系 §4 二组分气液及液液体系相图 • p -x 图和 T-x 图 • 理想的完全互溶双液系 • 杠杆规则 • 蒸馏（或精馏）原理 • 非理想的完全互溶双液系 • 部分互溶双液系 • 不互溶的双液系—蒸气蒸馏 2015/3/9 II 2 相平衡体系热力学 二组分气液及液液体系 p-x 图和T-x 图 对于二组分体系，K = 2, f =4 -,  至少为 1， 则f 最多为 3 。 这三个变量通常是T，p 和组成 x 。故要表示二组分 体系状态图，需用三坐标的立体图表示。 保持一个变量为常量，从立体图上得到平面截面图。 （1） 保持温度不变，得 p -x 图 较常用 （2 ） 保持压力不变，得 T-x 图 常用 （3） 保持组成不变，得 T-p 图 不常用。 2015/3/9 II 3 相平衡体系热力学 二组分气液及液液体系 理想的完全互溶双液系 (2) T-x 图 亦称为沸点-组成图。外压为大气压力，当溶液 的蒸气压等于外压时，溶液沸腾，这时的温度称为沸 点。某组成的蒸气压越高，其沸点越低，反之亦然。 T-x 图在讨论蒸馏时十分有用，因为蒸馏通常在 等压下进行。T-x 图可以从实验数据直接绘制。也可 以从已知的p -x 图求得。 2015/3/9 II 4 相平衡体系热力学 二组分气液及液液体系 杠杆规则（Lever rule ） 在 T-x 图的两相区，物系点C代表了体系总组成和温度。 通过C点作平行于横坐标的 等温线，与液相和气相线分 别交于D 点和E 点。DE 线称 为等温连结线 （tie line ）。 落在 DE 线上所有物系点对 应的液相和气相组成，都由 D 点和E点组成表示。 2015/3/9 II 5 相平衡体系热力学 二组分气液及液液体系 杠杆规则（Lever rule ） 液相和气相的数量借助于力学中的杠杆规则求算，即以 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，这就是可用于任意两相平 衡区的杠杆规则。即 n CD  n CE l g 或 m CD  m CE l