
[理物] 相平衡,相位平衡
Although gas phase equilibrium was where everything started.
虽然气态平衡,已经说过了。
Professor:well,at the same time you've started looking at two phase equilibrium.
教授:,好,同时,让我们看看两相平衡。
A compositional model usually performs a lot of phase equilibrium calculations.
在油气藏的组分模型中,需要进行大量的相平衡计算。
This paper presents a thermodynamic model for predicting the liquid-solid phase equilibrium.
论文提供了一个预测液固相平衡的热力学模型。
The condensate gas phase equilibrium process takes place in the porous media of deep strata.
凝析油气相平衡过程发生在地层的多孔介质中。
|phase equilibria;[理物]相平衡,相位平衡
相平衡(Phase Equilibrium)是热力学和材料科学中的核心概念,指多相系统(如固、液、气态)中各相之间没有净物质转移的稳定状态。此时,各相的温度、压力相同,且各组分在各相中的化学势(偏摩尔吉布斯自由能)相等,即达到动态平衡。以下是详细解释:
相平衡描述的是多组分系统中不同相(如液相与气相、固相与液相)共存时,宏观上无物质净转移的状态。根据吉布斯相律(Gibbs Phase Rule),自由度 ( F = C - P + 2 )(其中 ( C ) 为组分数,( P ) 为相数),相平衡需满足:
例如,水在0°C和1 atm下,冰(固相)与水(液相)共存时,两相中水的化学势相等,冰的熔化速率等于水的凝固速率,形成动态平衡。
水的三相点
在0.01°C和611.657 Pa下,水的固、液、气三相共存。该点是国际温标(ITS-90)的基准定义之一,用于温度计的校准。
蒸馏分离
化工中利用液相与气相的平衡关系(如苯-甲苯混合物),通过控制温度实现组分分离。气液平衡(VLE)数据是精馏塔设计的核心依据。
合金凝固
金属冷却时,固相与液相成分的平衡由相图(如铁-碳相图)描述,指导钢铁热处理工艺以避免缺陷。
定义相平衡为“系统中各相的性质不随时间变化的状态,且各组分在各相中的化学势相等”。
《热力学:一个工程学方法》(Çengel & Boles)强调,相平衡需满足机械平衡(压力均一)、热平衡(温度均一)及化学平衡(化学势均等)。
Phase Equilibrium(相平衡) 是热力学中的一个核心概念,指在特定条件下,物质的不同相(如固、液、气态)共存且宏观性质(如温度、压力、化学势)保持动态平衡的状态。以下是详细解释:
相平衡发生在多相系统中,当各相的温度和压力相等,且各组分在各相中的化学势($mu$)相等时,系统达到平衡。此时,虽然微观上分子可能在相间转移,但宏观上各相的比例和性质不再变化。例如,冰与水在0°C、1 atm下共存时,两者化学势相等,形成固-液相平衡。
相平衡可通过相图直观表示。例如,水的相图中,三相点对应固、液、气共存的条件,而临界点则区分气液两相的界限。平衡线(如熔化线、汽化线)表示两相共存的条件。
相平衡的化学势条件可表示为:
$$
mu{alpha}(T, P) = mu{beta}(T, P)
$$
其中$alpha$和$beta$代表不同相。
相平衡的研究对理解自然现象和工业过程至关重要,需结合实验与理论模型(如吉布斯自由能分析)进行预测。
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