克劳修斯克拉贝龙方程式在什么条件下才适用(克劳修斯克拉贝龙方程)
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1、一、 克勞修斯克拉貝龍方程組分數為1的體系只含有一種純物質叫單組分體系,單組分體系的相律表達式為: f=KΦ+2=1Φ+2=3Φ 當自由度最小:f=0時,相數最多:Φ=3,為固相、液相和氣相共存。
2、即單組分體系三相平衡時溫度和壓力皆為定值,不能改變。
3、此時,體系稱為無變量體系。
4、當相數最少:Φ=1時,自由度最大:f=2,它們是體系的溫度和壓力。
5、即單組分體系呈單相(固相或液相或氣相)時溫度和壓力可在一定范圍內改變,此時體系稱為雙變量體系。
6、當單組分體系兩相平衡(固=氣、固=液、液=氣)時,因Φ=2,故f=1,溫度和壓力中只有一個是可獨立改變的,另一個則須隨之而變化。
7、即兩者之間存在著某種函數關系,此時,體系稱為單變量體系。
8、例如液體的飽和蒸氣壓與溫度的關系,固體的飽和蒸氣壓與溫度的關系及外壓與固體的溶點的關系等。
9、下面就討論這種關系。
10、 設1 mol某純物質在溫度T及壓力P時呈α、β兩相平衡,則該物質在α和β兩相中的化學勢必然相等。
11、 μα=μβ 由于純物質的化學勢就是摩爾吉布斯自由能所以: Gαm = Gβm (4·2) 純物質的摩爾吉布斯自由能是溫度和壓力的函數Gm=f(T、P),當溫度自T變化到T+dT時,若要維持α、β兩相的新的平衡則壓力必須隨之變化到P+dP,其摩爾吉布斯自由能也會發生變化,這時必然有 Gαm +d Gαm = Gβm +d Gβm 與(4·2)式相比較,可得 dGαm = dGβm 將 dG=SdT+VdP 代入上式后得: SαmdT+ VαmdP= SβmdT+ VβmdP 整理后可得:(4·3)式中△Sm和△Vm是1mol該物質由α相變到β相的熵變和體積變化。
12、對可逆相變,有式中△Hm為1mol物質的相變熱,代入(4·3)式:(4·4)上式即為克拉貝龍(Clapeyron)方程。
13、它表示單組分體系兩相平衡時壓力隨溫度的變化率。
14、由于在公式推導過程中并未指定α相和β相是何種相,因此(4·4)式可適用于任何純物質的任意兩相平衡。
15、 回答者: pz6684002 門吏 二級 200743 23:28 克拉貝龍方程在一定的T、P條件下,純物質在某一相中的量不再變化時的狀態,稱為相平衡狀態。
16、 即dGα=dGβ。
17、據dG=-S+VdP,得-Sα+VαdP=-Sβ+VβdP(Vα-Vβ)dP=(Sα-Sβ)dTdP/dT = (Sα-Sβ)/(Vα-Vβ)=ΔS/ΔV=ΔH/(TΔV) (∵可逆相變,ΔS=ΔH/T) dP/dT =ΔH/(TΔV)。
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總結
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