
【化】 heterogeneous equilibrium; polyphase equilibrium
多相平衡(Multiphase Equilibrium)是物理化學與熱力學中的核心概念,指一個系統中兩種或兩種以上的相(如固相、液相、氣相)在特定條件下達到動态平衡的狀态。此時各相的宏觀性質(如溫度、壓力、組分濃度)保持穩定,微觀層面物質交換速率相等。其英文術語強調“相”(phase)的獨立性,例如冰、水和水蒸氣共存的三相平衡。
該定義綜合了《物理化學》(Atkins第12版)關于相平衡的動力學解釋,以及國際純粹與應用化學聯合會(IUPAC)對熱力學平衡狀态的标準化描述。工程應用部分參考了《化工熱力學》(Smith Van Ness經典教材)中的分離技術案例分析。
多相平衡是熱力學中描述多相系統在特定條件下達到動态平衡狀态的概念,其核心要點如下:
多相平衡指體系中不同相(如氣、液、固)之間達到熱力學平衡的狀态。此時各相的溫度、壓力相同,物質交換和能量交換達到動态平衡,宏觀性質不再隨時間變化。
相的定義:物理和化學性質完全均勻的部分,相與相之間有明顯界面。例如:
相數(Φ):系統中相的總數,如冰水混合物Φ=2。
需同時滿足四個平衡:
吉布斯相律公式: $$ F = C - Φ + 2 $$ 其中:
例如純水三相點(氣-液-固共存)時,$F=0$,此時溫度、壓力均不可變。
通過相圖可直觀反映物質狀态隨溫度、壓力、濃度的變化規律,廣泛應用于冶金、化工提純、材料科學等領域。例如蒸餾分離乙醇-水體系時,需依據其氣液平衡相圖設計工藝參數。
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