相是指在热力学平衡态.ppt

1,第七章 相 变,2,相是指在热力学平衡态下，其物理、化学性质完全相同、成分相同的均匀物质的聚集态。,同素异晶转变：这些从晶体结构转变为另一种晶体结构的相变,相变：物质在压强、温度等外界条件不变的情况下，从一个相转变为另一个相的过程称为相变。,相变过程也就是物质结构发生突然变化的过程。,3,7.1 气液相变,一、气化和凝结,物质从液态变为气态的过程称为气化。,蒸发：发生在任何温度下的液体表面。,沸点：发生在沸点时的整个液体中。,物质由蒸汽变为液体的过程称为凝结。,4,1、蒸发与凝结,2、饱和蒸汽及饱和蒸汽压,蒸发热,蒸发致冷,饱和蒸汽,饱和蒸汽压,5,3、液面弯曲对饱和蒸汽压的影响,6,4、液滴凝结的临界半径、凝结核、云及人工降雨,rc称为在温度T、实际蒸汽压为P时的凝结临界半径,暖云：大小水滴共存,冷云：由冰晶组成,混合云：由冰晶和水滴组成,凝结核,7,5、过饱和蒸气、亚稳态、云室,若没有足够的凝结核，或凝结核过小，即使蒸气压强超过该温度下的饱和蒸气压，液滴仍不能形成并长大，因而出现过饱和现象，这样的蒸气称为过饱和蒸气压，或过冷蒸气。,亚稳态,云室：1912年 Wilson（英）设计，1927年获诺贝尔物理奖,Blackett（英）改进，1948年获诺贝尔物理奖,8,6、沸腾,沸腾是在液体表面及液体内部同时发生的剧烈的汽化现象。,只要液体内部解有可形成足够的汽化核的气体，且液体的饱和蒸汽压等于或超过液体上方的气体压强，沸腾现象就可发生。,9,沸点：就是其饱和蒸汽压等于液体上方气体压强时的液体温度。外界气体压强为1.013*105 Pa时的沸点称为沸点。,低温技术中抽气减压致冷,7、过热液体、气泡室,久经煮沸的液体因缺乏汽化核，致使被加热到沸点以上温度时仍不能沸腾，这种液体称为过热液体。,暴沸,气泡室：利用过热液体显示带电粒子运动轨迹的仪器。,10,二、真实气体等温线,1、真实气体等温线的测定,2、安德鲁斯实验,11,3、真实气体的T-S图与p-V图的比较,lv,m 为摩尔汽化热,4、汽化热,12,5、液体表面张力系数随温度升高而降低的定性解释,三、范德瓦耳斯等温线,1、范德瓦耳斯方程,13,2、麦克斯韦构图法,14,四、临界点、一级相变与连续相变,临界点,临界点同时兼有极大和极小的特征,1、临界点,15,16,2、一级相变和连续相变,若对没有足够汽化核的液体加热，会产生过热液体；若对没有足够凝结核的蒸汽冷却，可形成过冷蒸汽，我们把摩尔熵和摩尔体积均发生突变的，可出现过冷、过热现象的相变称为一级相变。,由于发生相变时，相变前后两种相的摩尔熵和摩尔体积均不发生突变，这种相变称为连续相变，如：相变。,17,7.2 固液、固气相变 相图,一、固液及固气相变,1、固-液相变：溶解或凝固,固-气相变：升华或凝华,都伴随有潜热的吸放或体积的突变。,过冷液体,应用：人体器官、种畜的精液、食品等的速冻低温保存。,18,2、二元系的凝固点与沸点,当单元液体中溶解了另一种单元物质，且两组元间不发生化学反应而构成二元系时，其凝固点将变化,液体的沸点也随着溶解物质的存在而变化,3、能统一描述气、液、固相的p-V图,P.328 图7.11,19,二、相图,常见有p-T相图,K点以上的区域称为超临界状态,三相点0,20,三、克拉珀龙方程,ABCDA组成可逆卡诺循环,克拉珀龙-克劳修斯方程,21,相图上相平衡曲线的斜率等于一级相变中摩尔熵和摩尔体积突变变量的比率。,22,蒸汽压方程：描述液-气及固-气的饱和蒸汽压随着温度变化的方程。,温度变化不大时，汽化热或升华热不随温度变化,液相或固相的体积比气相少得多可忽略,饱和蒸汽压不大时，蒸汽可看作理想气体,23,饱和蒸汽压随温度的增加而迅速增加,24,冰的熔解反常现象,冰川,固He3的熔解反常现象,滚雪球,滑雪,25,