相图与相图化学.pptx

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1、会计学1相图与相图化学相图与相图化学2相图的热力学属性：相图的热力学属性：相图的热力学属性：相图的热力学属性：n n只表示热力学平衡态（相数、状态、数量）；只表示热力学平衡态（相数、状态、数量）；n n不反映达到平衡所需时间。不反映达到平衡所需时间。n n什么是热力学平衡态？什么是热力学平衡态？什么是热力学平衡态？什么是热力学平衡态？n n是指在一定条件下，系统中各个相的热力学性质不随是指在一定条件下，系统中各个相的热力学性质不随是指在一定条件下，系统中各个相的热力学性质不随是指在一定条件下，系统中各个相的热力学性质不随时间变化，且将系统与环境隔离后，系统的性质仍不时间变化，且将系统与环境隔离

2、后，系统的性质仍不时间变化，且将系统与环境隔离后，系统的性质仍不时间变化，且将系统与环境隔离后，系统的性质仍不改变的状态。改变的状态。改变的状态。改变的状态。n n处在平衡态应满足的条件？处在平衡态应满足的条件？处在平衡态应满足的条件？处在平衡态应满足的条件？第1页/共29页多相平衡系统多相平衡系统(Heterogeneous SystemHeterogeneous System)化化 学平学平 衡衡热热 平平 衡衡压压 力平力平 衡衡相相 平平 衡衡第2页/共29页4相平衡研究方法相平衡研究方法n 相平衡状态图相平衡状态图-实验规律实验规律研究多相体系的状态如何随研究多相体系的状态如何随浓度

3、、温度浓度、温度、压力压力等变量的改变而发生变化，并用图形来表示体系状等变量的改变而发生变化，并用图形来表示体系状态的变化，这种图叫态的变化，这种图叫相图（相图（phase diagram）。制图制图识图识图用图用图第3页/共29页5相图的热力学属性：相图的热力学属性：n n只表示热力学平衡态（相数、状态、数量）；只表示热力学平衡态（相数、状态、数量）；只表示热力学平衡态（相数、状态、数量）；只表示热力学平衡态（相数、状态、数量）；n n不反映达到平衡所需时间。不反映达到平衡所需时间。不反映达到平衡所需时间。不反映达到平衡所需时间。材料体系的特点：材料体系的特点：n n质点能动性差、难平衡，常

4、出现亚稳相。质点能动性差、难平衡，常出现亚稳相。质点能动性差、难平衡，常出现亚稳相。质点能动性差、难平衡，常出现亚稳相。n n用虚线表示。用虚线表示。用虚线表示。用虚线表示。第4页/共29页62.3.1 相律相律1 1、一般系统一般系统 F=CP+2F=CP+2（T,PT,P）n n组分数组分数 C C足以确定平衡体系中的所有各相成分所需的最足以确定平衡体系中的所有各相成分所需的最少独立组分的数目。（与物种数少独立组分的数目。（与物种数S S区别？）区别？）n n相数相数 P P系统中具有物理性质和化学性质完全相同的均匀系统中具有物理性质和化学性质完全相同的均匀部分。部分。n n自由度数自由度

5、数F F 维持系统相数不变的情况下，可以独立改变维持系统相数不变的情况下，可以独立改变的变量（温度、压力、组成等）的变量（温度、压力、组成等）第5页/共29页72 2、凝聚系统：不含气相或气相可以忽略的系统。、凝聚系统：不含气相或气相可以忽略的系统。F=CP+1F=CP+1（T T）说明：单元凝聚系统说明：单元凝聚系统F=C-P+2F=C-P+2（设（设P P 为变量）为变量）第6页/共29页82.3.2 2.3.2 相图分析相图分析一、单元系统一、单元系统一、单元系统一、单元系统 （C=1C=1C=1C=1）相律相律:F=C-P+2=3-P:F=C-P+2=3-P (平衡共存相最多平衡共存相

6、最多3 3；系统最大自由度；系统最大自由度2)2)1 1 1 1、水的相图：、水的相图：、水的相图：、水的相图：P-TP-TP-TP-T图图图图 第7页/共29页n n OAOA线线线线：水的饱和蒸气压曲线；：水的饱和蒸气压曲线；：水的饱和蒸气压曲线；：水的饱和蒸气压曲线；蒸发曲线蒸发曲线蒸发曲线蒸发曲线n n斜率斜率斜率斜率00，气液两相平衡时，气液两相平衡时，气液两相平衡时，气液两相平衡时，水蒸气的压力水蒸气的压力水蒸气的压力水蒸气的压力p p随着温度随着温度随着温度随着温度T T的的的的升高而增加升高而增加升高而增加升高而增加n n vapvapH Hmm00，V0V0第8页/共29页n

7、 n OBOB线线线线：冰的饱和蒸气压曲线；：冰的饱和蒸气压曲线；：冰的饱和蒸气压曲线；：冰的饱和蒸气压曲线；升华曲线升华曲线升华曲线升华曲线n n斜率斜率斜率斜率00，气固两相平衡时，水，气固两相平衡时，水，气固两相平衡时，水，气固两相平衡时，水蒸气的压力蒸气的压力蒸气的压力蒸气的压力p p随着温度随着温度随着温度随着温度T T的升的升的升的升高而增加高而增加高而增加高而增加n n H Hsublimationsublimation00，V0V0n nOBOB斜率斜率斜率斜率OAOA斜率？斜率？斜率？斜率？第9页/共29页n n OCOC线线线线：冰的熔点曲线：冰的熔点曲线：冰的熔点曲线：冰的熔点曲线n n斜率斜率斜率斜率000，V0V15001500形成立方晶型固溶体，称稳定化立方形成立方晶型固溶体，称稳定化立方ZrOZrO2 2 2 2、熔点高、熔点高(2680)(2680)，作耐火材料，作耐火材料3 3、利用导氧导电性能，作氧敏传感器元件、利用导氧导电性能，作氧敏传感器元件4 4、利用体积效应，对陶瓷材料进行、利用体积效应，对陶瓷材料进行相变增韧相变增韧。第28页/共29页