物理化学课件二组分相图相图解读

气相组成 yB 0 0.2530 0.4295 0.5667 0.6656 0.7574 0.8179 0.8782 0.9240 0.9672 0.9827 1.000
蒸气总压 p / 102kPa 0.3846 0.4553 0.5225 0.5907 0.66499 0.7166 0.7722 0.8331 0.8907 0.9845 0.9179 0.9982
* A A
气相线（p~y图） 将气相线与液相线画在同一张图上得：
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系统点
p
相点
t 一定
l (A+B) M
L
G
• 系统点: 表示系统总状态 p (总组成)的点(例如M点); 结线 • 相点:表示各个相的状态的 点( 只有一个相时,系统点 就是相点) (例如L、G点).
* B
* pA
g (A+B)
• 结线: 两个平衡相点的连 结线。 相点
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120
g (A+B) f=2
* tA
露点
p=101325Pa
相图分析要点： • 点、线、区的含义及 各状态下自由度数; • 泡点: 液相升温至开始 起泡沸腾的温度;
100
t/℃ L
M
G
80 l (A+B) f=2
* tB
• 露点: 气相降温至开始 凝结的温度.
• 区分系统点与相点,会 读系统总组成与相组 成.
B 既是系统点又是相点
A
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xL xM xG nL nM nG
xB
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• 实际混合物中苯(B)和甲苯(A)双液系的性质接近理想 混合物, 在79.7 ℃下实测 压力-组成 数据如下:
液相组成 xB 0 0.1161 0.2271 0.3383 0.4532 0.5451 0.6344 0.7327 0.8243 0.9189 0.9565 1.000
泡点
60 0.6 0.0 0.2 1.0 0.4 0.8 B xB A •C6H5CH3(A) - C6H6 (B)系统的 沸点-组成图
沸点-组成图
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苯和甲苯的 压力-组成图 和 温度-组成图 的对比:
• 整体形状基本类似 • 点、线、 面的相对高低位置均颠倒!
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杠杆规则
当系统在 M 点以 L, G 两相平衡时, 对B组分作物料衡算:
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相点
系统点
液相线
• 点, 线, 区的含义 及各状态下自由 度数; • 会读系统总组成 g p 与相组成 ; yA yB pA pB 气相线 xA xB 相点 l
T一定
结线 •理想液态混合物的 气 - 液平衡
蒸气压组成相图 A和B均满足 pB = p*B xB
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2. 温度-组成图(T~ xB图)
t 一定 p
p
l (A+B) M
* B
nGxG + nLxL = (nG + nL) xM 得
L 总 nG n n B B B
L
G
nL xG xM MG 推导 nG xM xL LM
在恒压下表示二组分系统气-液平衡时的温度和
组成的关系. 根据实验数据可以作出T~x图(包括气相线和液 相线）. 例如：苯~甲苯的T~x图如下：
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• 甲苯(A) - 苯(B)系统在 p = 101.325 Pa下 沸点与两相组成的关系
沸点 t / ℃
110.62 108.75 104.87 103.00 101.52 97.76 95.01 92.79 90.76 88.63 86.41 84.10 81.99 80.10
第四章 相平衡
压力-组成图(p-xB图) 温度-组成图(T- xB图)
杠杆规则 二组分真实液态混合物的气-液平衡相图
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将吉布斯相律应用于二组分系统 ( C = 2 ) f = 2 － ＋ 2＝ 4－ min＝1，fmax＝3 最多3个独立变量(T, p, x)
指定温度,则有压力-组成图 ; 指定压力,则有温度-组成图 .
p
pB ( pB pA pB

pA ) yB
推导
以 p 对 yB 作图, 可得一曲线, 即压力-组成图上的气相线. 5
pA pB p pB ( pB pA ) yB
气相线 气相线：蒸气总压 对气相组成作图。
pB p xB
* B
pA p x
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压力-组成图(p~ xB图)
设组分A和B形成理想液态混合物(见图). 气-液平衡时蒸气总压p与液相组成xB的关系: 在温度T下两相平衡时, 由拉乌尔定律
* * xB pA pA xA , pB pB
T一定
g p y A yB pA pB xA xB l
•理想液态混合物的 气 - 液平衡
A和B均满足 pB = p*B xB
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p pA pB p xA p xB
* A * B
又
xA＝1－xB
故得
* * p p* ( p p A B A ) xB
以 p 对 xB 作图得一直线, 即压力-组成图上的 液相线. 仅对理想液态混合物, 液相线为直线.
p p ( p p ) xB
* A * B * A
液相线 液相线：蒸气总压 对液相组成作图。
* pB pB xB
pA p x
* A A
* pA
< p<
* pB
液相线（p~x图）
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气-液平衡时气相组成 yB 与 液相组成 xB的关系:
yB = pB/ p = pB*xB/p 写成： p yB = pB*xB yA = pA/ p = pA* xA/p = pA*(1 - xB)/p写成： p yA = pA*xA 若pB* > p > pA*, 则 yB > xB, yA < xA. 可知: 饱和蒸气压不同的两种液体形成理想液态混合物成气-液平 衡时, 两相的组成并不相同, 易挥发组分在气相中的相对 含量大于它在液相中的相对含量. 气-液平衡时蒸气总压p与气相组成yB的关系: 结合式 p = pA* + (pB* - pA* ) xB 和式 yB = pB*xB /p 可得
液相组成 xB(L)
0 0.042 0.132 0.183 0.219 0.325 0.467 0.483 0.551 0.628 0.712 0.810 0.900 1.000
气相组成 xB(G)
0 0.089 0.257 0.384 0.395 0.530 0.619 0.688 0.742 0.800 0.853 0.911 0.958 1.000