
[理物] 相平衡,相位平衡
Although gas phase equilibrium was where everything started.
雖然氣态平衡,已經說過了。
Professor:well,at the same time you've started looking at two phase equilibrium.
教授:,好,同時,讓我們看看兩相平衡。
A compositional model usually performs a lot of phase equilibrium calculations.
在油氣藏的組分模型中,需要進行大量的相平衡計算。
This paper presents a thermodynamic model for predicting the liquid-solid phase equilibrium.
論文提供了一個預測液固相平衡的熱力學模型。
The condensate gas phase equilibrium process takes place in the porous media of deep strata.
凝析油氣相平衡過程發生在地層的多孔介質中。
|phase equilibria;[理物]相平衡,相位平衡
相平衡(Phase Equilibrium)是熱力學和材料科學中的核心概念,指多相系統(如固、液、氣态)中各相之間沒有淨物質轉移的穩定狀态。此時,各相的溫度、壓力相同,且各組分在各相中的化學勢(偏摩爾吉布斯自由能)相等,即達到動态平衡。以下是詳細解釋:
相平衡描述的是多組分系統中不同相(如液相與氣相、固相與液相)共存時,宏觀上無物質淨轉移的狀态。根據吉布斯相律(Gibbs Phase Rule),自由度 ( F = C - P + 2 )(其中 ( C ) 為組分數,( P ) 為相數),相平衡需滿足:
例如,水在0°C和1 atm下,冰(固相)與水(液相)共存時,兩相中水的化學勢相等,冰的熔化速率等于水的凝固速率,形成動态平衡。
水的三相點
在0.01°C和611.657 Pa下,水的固、液、氣三相共存。該點是國際溫标(ITS-90)的基準定義之一,用于溫度計的校準。
蒸餾分離
化工中利用液相與氣相的平衡關系(如苯-甲苯混合物),通過控制溫度實現組分分離。氣液平衡(VLE)數據是精餾塔設計的核心依據。
合金凝固
金屬冷卻時,固相與液相成分的平衡由相圖(如鐵-碳相圖)描述,指導鋼鐵熱處理工藝以避免缺陷。
定義相平衡為“系統中各相的性質不隨時間變化的狀态,且各組分在各相中的化學勢相等”。
《熱力學:一個工程學方法》(Çengel & Boles)強調,相平衡需滿足機械平衡(壓力均一)、熱平衡(溫度均一)及化學平衡(化學勢均等)。
Phase Equilibrium(相平衡) 是熱力學中的一個核心概念,指在特定條件下,物質的不同相(如固、液、氣态)共存且宏觀性質(如溫度、壓力、化學勢)保持動态平衡的狀态。以下是詳細解釋:
相平衡發生在多相系統中,當各相的溫度和壓力相等,且各組分在各相中的化學勢($mu$)相等時,系統達到平衡。此時,雖然微觀上分子可能在相間轉移,但宏觀上各相的比例和性質不再變化。例如,冰與水在0°C、1 atm下共存時,兩者化學勢相等,形成固-液相平衡。
相平衡可通過相圖直觀表示。例如,水的相圖中,三相點對應固、液、氣共存的條件,而臨界點則區分氣液兩相的界限。平衡線(如熔化線、汽化線)表示兩相共存的條件。
相平衡的化學勢條件可表示為:
$$
mu{alpha}(T, P) = mu{beta}(T, P)
$$
其中$alpha$和$beta$代表不同相。
相平衡的研究對理解自然現象和工業過程至關重要,需結合實驗與理論模型(如吉布斯自由能分析)進行預測。
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