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第六章

相平衡

主要公式及其适用条件

1

．

1

．

吉布斯相律

2







P

C

F

式中

F

为系统的自由度数(即独立变量数)

；

P

为系统中的相数；

“2”

表示平衡系

统只受温度、压力两个因素影响。要强调的是，

C

称为组分数，其定义为

C

=

S

－

R

－

R

′

，

S

为系统中含有的化学物质数，称物种数；

R

为独立的平衡化学反应

数；

'

R

为除任一相中





1

B

x

(或

1

B





)

。同一种物质在各平衡相中的浓度受

化学势相等限制以及

R

个独立化学反应的标准平衡常数

θ

K

对浓度限制之外，其

他的浓度(或分压)的独立限制条件数。

相律是表示平衡系统中相数、组分数及自由度数间的关系。供助这一关系

可以解决：

(

a

)计算一个多组分多平衡系统可以同时共存的最多相数，即

F

＝

0

时，

P

值最大，系统的平衡相数达到最多；

(

b

)计算一个多组分平衡系统自由度

数最多为几，即是确定系统状态所需要的独立变量数；

(

c

)分析一个多相平衡系

统在特定条件下可能出现的状况。

应用相律时必须注意的问题：

(

a

)

相律是根据热力学平衡条件推导而得的，

故只能处理真实的热力学平衡系统；

(

b

)相律表达式中的

“2”

是代表温度、压力

两个影响因素，

若除上述两因素外，

还有磁场、

电场或重力场对平衡系统有影响

时，则增加一个影响因素，

“2”

的数值上相应要加上

“1”

。若相平衡时两相压力不

等，则

2







P

C

F

式不能用，而需根据平衡系统中有多少个压力数值改写

“2”

这一项；

(

c

)要正确应用相律必须正确判断平衡系统的组分数

C

和相数

P

。而

C

值正确与否又取决与

R

与

R

‘

的正确判断；

(

d

)自由度数

F

只能取

0

以上的正值。

如果出现

F

<0

，则说明系统处于非平衡态。

2

．

2

．

杠杆规则

杠杆规则在相平衡中是用来计算系统分成平衡两相(或两部分)时，两相

(或两部分)的相对量，如图

6

－

1

所示，设在温度为

T

下，系统中共存的两相

分别为

α

相与

β

相。