相律的应用(相律)
大家好,我是小夏,我来为大家解答以上问题。相律的应用,相律很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧!
相体系内部物理和化学性质完全均匀的部分称为相。相与相之间在指定条件下有明显的界面,在界面上宏观性质的改变是飞跃式的。体系中相的总数称为相数,用P表示。
一、基本概念
1、 (1)相与相之间有界面,各相可以用物理或机械方法加以分离,越过界面时性质会发生突变。 (2) 一个相可以是均匀的,但不一定只含一种物质。 体系的相数P∶ 气体:一般是一个相,如空气组分复杂。 液体:视其混溶程度而定,可有1、2、3…个相。 固体:有几种物质就有几个相,如水泥生料。但如果是固溶体时为一个相。 固溶体:固态合金中,在一种元素的晶格结构中包含有其它元素的合金相称为固溶体。在固溶体晶格上各组分的化学质点随机分布均匀,其物理性质和化学性质符合相均匀性的要求,因而几个物质间形成的固溶体是一个相。 2、 相平衡体系∶在宏观上没有任何物质从一相转移到另一相的体系。
编辑本段二、Gibbs 相律
热力学平衡条件下,系统的组分数、相数和自由度数之间的关系: P + F = C + 2 式中 P----在所选系统中共存相的数目; F----自由度; C----系统中的组元数。 C 组元(组分) 系统中每一个能够单独分离出来并能够独立存在的化学纯物质。如元素、化合物或溶液。自由度 F 是当系统为平衡状态时,在不改变相的数目情况下,可独立改变的因素(如温度和压力)。 注意事项: 1. 相律是根据热力学平衡条件推导而得,因而只能处理真实的热力学平衡体系,不能预告反应动力学(即反应速度问题)。 2. 相律表达式中的“2”是代表外界条件温度和压强。如果电场、磁场或重力场对平衡状态有影响,则相律中的“2”应为“3”、“4”、“5”。如果研究的系统为固态物质,可以忽略压强的影响,相律中的“2”应为“1”。 3. 必须正确判断独立组分数、独立化学反应式、相数以及限制条件数,才能正确应用相律。 4.只表示系统中组分和相的数目,不能指明组分和相的类型和含量。 5. 自由度只取“0”以上的正值。如果出现负值,则说明系统可能处于非平衡态。
编辑本段三、相律的一般推导:
假设一个平衡系统中有C个组分、P个相,对于每一个相来说,温度、压力及其相成分(即所含各组分的浓度)可变。确定每个相的成分,需要确定(C-1)个组分浓度,因为C个组分浓度之和为100%。现有P个相,故有P(C-1)个浓度变量。所有描述整个系统的状态有P(C-1)+2个变量。但这些变量并不是彼此独立的,由热力学可知,平衡时每个组分在各相中的化学势都必须彼此相等。 一个化学势相等的关系式对应一个浓度关系式,应减少一个系统独立变量。C个组分在P个相中共有C(P-1)个化学势相等的关系式,因此整个系统的自由度数应为 F=P(C-1)+2-C(P-1)=C-P+2
本文到此讲解完毕了,希望对大家有帮助。
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