单组分体系相图

1、2.8单液体系相图，一、水相图：1.用相律定性地描述水相图：在通常的压力下，水相图是单液体系相图中最简单的相图。 相图：在状态空间中描述系统的相、自由度温度、压力等变化规则。 在1、/27、单水系中，只有一个稳定相的情况下，即水以气相、液相或固相单相存在的情况下，系统的自由度： f=c2=12=2，即温度和压力是可变的。 因此，在pt图中，按每个相占据面积(由于单相稳定存在时的自由度f=2，所以在一定范围内p、t发生变化)。2、/27，即，可以在pt图上切出三个面积，分别表示这三个稳定存在的相。 3、/27，单水系中可能存在的二相平衡，I )水汽水平衡ii )冰汽水平衡iii )冰水平衡的时间

2、系统的自由度：f=C2=12=1，4，/27，即二相平衡时，t和p只能任意改变一个，或者p是t的函数。 由于5、/27，在相图上各二相平衡用一条对应的pt曲线表示，三条曲线分别表示上述三种二相平衡。6、/27、冰-水-蒸汽三相平衡，此时系统的自由度： f=c2=13=0，即三相平衡点的t、p已确定，不能变更。 在单水系中，可能存在的三相平衡为一个时，即7、/27，显然，水在三相点时，因为是固、液、汽三相的二相平衡，所以三相点是三相平衡曲线的交点。 因此，在相图上有表示三相平衡的点。 这一点“o”称为水的三相点。 根据8、/27、相律可以得到水相图的大致轮廓，但相图中所有线和点的具体位置都不能用

3、相律给出，必须用实验测量。 9、/27、OA线：水-蒸汽平衡线(即水的饱和蒸气压t曲线) OB线：冰-蒸汽平衡线(即冰的饱和蒸气压t曲线) OC线：冰-水平衡线； “o”点是冰-水-蒸汽三相平衡的三相点。 根据10、/27、图，三相点的温度和压力已确定，温度为0.0098C，压力为4.58 mmHg。 11、/27，此图与相律预言的完全一致，即有三个单相面(水、蒸汽、冰)的三相平衡线(OA、OB、OC )三相平衡点“o”。 12、/27、到达水的临界点(即温度374C、压力220 atm )。 除此之外，汽水水分界面已经不确定，液体水不存在。 2 .进一步说明的话，1 )水的蒸气压曲线OA没有

4、无限延伸，只是延伸，13、/27、OF线是不稳定的液-蒸汽平衡线(准稳态)。 从图中可以看出，OF比OB线高，此时的水的饱和蒸气压比同温度下的冰的饱和蒸气压大。 OA线可以向左下延伸到三相点“o”以下的OF线，此时的水是冷水。14、/27，也就是说冷水的化学势比同温度下的冰的化学势高，受到外部因素(如振动、加入小冰或杂质等)的影响，冰很快就会出现。、15、/27、2) OB线向左下无限延伸到接近绝对零度。 根据克方程式，冰-蒸汽平衡曲线为、16、/27、T0时，lnp即p 0、8756； ob线在理论上可以无限接近坐标原点，但在实验上还没有到达。17、/27、OB线不能向右上延伸超过“o”点。

5、 因为不存在过热冰。 因为没有18、/27、冰水、熵增加过程、混乱度增加过程、时间延迟，所以不存在过热冰。 由于水冰、熵减少过程、秩序度增加过程、可能时间延迟，所以存在冷水。19、/27、3)OC线可以向上延伸至2000 atm和20c左右，进一步提高压力时，会出现其他固体冰晶型。 从图中可以看到，OC线的斜率为负值，显示水的冰点随压力增加而下降，例如，在三相点压力4.58mmHg下的冰点是0.01 C，1atm大气中的冰点是0c。、21、/27、这是克拉佩龙方程式：所以，OA、OB、OC线的斜率可以用克拉佩龙方程式定量地计算。22、/27、3 .利用相图，例如在p (760 mmHg )下，将温度T1的冰加热到T2时，系统会有怎样的变化？利用相图，可以表示系统的某个状态函数变化时，状态会有怎样的变化。 在23、/27、T1、p的情况下，系统的状态点是x，在一定的压力下将系统加热到温度T2时，系统的状态沿XY线变化。 此时，f=c1=12=0的温度，从在冰全部变成水之前保持T=0C的图可以看出，温度上升到n点时，冰开始融化，温度不