
【化】 heterogeneous equilibrium; polyphase equilibrium
多相平衡(Multiphase Equilibrium)是物理化学与热力学中的核心概念,指一个系统中两种或两种以上的相(如固相、液相、气相)在特定条件下达到动态平衡的状态。此时各相的宏观性质(如温度、压力、组分浓度)保持稳定,微观层面物质交换速率相等。其英文术语强调“相”(phase)的独立性,例如冰、水和水蒸气共存的三相平衡。
该定义综合了《物理化学》(Atkins第12版)关于相平衡的动力学解释,以及国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)对热力学平衡状态的标准化描述。工程应用部分参考了《化工热力学》(Smith Van Ness经典教材)中的分离技术案例分析。
多相平衡是热力学中描述多相系统在特定条件下达到动态平衡状态的概念,其核心要点如下:
多相平衡指体系中不同相(如气、液、固)之间达到热力学平衡的状态。此时各相的温度、压力相同,物质交换和能量交换达到动态平衡,宏观性质不再随时间变化。
相的定义:物理和化学性质完全均匀的部分,相与相之间有明显界面。例如:
相数(Φ):系统中相的总数,如冰水混合物Φ=2。
需同时满足四个平衡:
吉布斯相律公式: $$ F = C - Φ + 2 $$ 其中:
例如纯水三相点(气-液-固共存)时,$F=0$,此时温度、压力均不可变。
通过相图可直观反映物质状态随温度、压力、浓度的变化规律,广泛应用于冶金、化工提纯、材料科学等领域。例如蒸馏分离乙醇-水体系时,需依据其气液平衡相图设计工艺参数。
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