LÝ THUYẾT CÂN BẰNG PHA - CÂN BẰNG PHA TRONG HỆ 1 CẤU TỬ

Chia sẻ: Nguyen Uyen | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:33

Thêm vào BST

Báo xấu

410
lượt xem 76
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo dành cho giáo viên, sinh viên cao đẳng, đại học chuyên ngành khoa học ứng dụng - Giáo án, bài giảng do các thầy cô trường đại học tôn đức thắng biên soạn giúp củng cố và nâng cao kiến thức.Đặc điểm của quá trình chuyển pha trong hệ một cấu tử  trong các hệ một cấu tử, các pha riêng biệt đều là cùng một chất ở các trạng thái tập hợp khác nhau như rắn, lỏng và khí ......

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: LÝ THUYẾT CÂN BẰNG PHA - CÂN BẰNG PHA TRONG HỆ 1 CẤU TỬ

…………..o0o………….. LÝ THUYẾT CÂN BẰNG PHA - CÂN BẰNG PHA TRONG HỆ 1 CẤU TỬ
Chöông IV Ch LYÙ THUYEÁT CAÂN BAÈNG PHA NG CAÂN BAÈNG PHA TRONG HEÄ 1 CAÁU TÖÛ NG IV.1 Caùc khaùi nieäm chung IV.2 Caân baèng pha trong heä 1 caáu töû ng IV.3 Caùc giaûn ñoà heä 1 caáu töû : nöôùc, löu huyønh nh
IV.1. CAÙC KHAÙI NIEÄM CHUNG IV.1.
V.1.1. Caùc khaùi nieäm: pha, hôïp phaàn, caáu töû, baäc töï do Pha -- soá pha ff Pha soá pha Pha laø toaøn boä phaàn ñoàng theå cuûa heä naèm ôû traïng Pha ng ng thaùi CB coù caùc thoâng soá nhieät ñoäng nhö nhau. ng Caùc pha trong heä ñöôïc phaân chia bôûi caùc beà maët Ca phaân chia pha. Heä ñoàng theå Heä dò theå Heä ñoàng theå Heä dò theå - Chæ goàm 1 pha -Coù nhieàu hôn 1 pha - Khoâng coù beà maët - Coù beà maët phaân chia phaân chia pha pha
Laø caùc chaát hôïp thaønh heä La nh Hôïp phaàn Hôïp phaàn Moãi hôïp phaàn ñeàu coù theå Moã taùch rieâng vaø toàn taïi ñoäc ch laäp ngoaøi heä Soá caáu töû k q Soá hôïp phaàn r Soá caáu töû k q Soá hôïp phaàn r Toång soá caùc Soá toái thieåu caùc Soá caùc phöông ng hôïp phaàn trong hôïp phaàn ñuû trình ñoäc laäp heä ñeå taïo ra heä lieân heä noàng ng ñoä caùc hôïp phaàn ôû caân baèng ng k=r–q
2SO3 (k) = 2 SO2 (k) + O2 (k) Ví duï: (k) (k) r= 3 r= 3 Tính soá caáu töû C SO .C O 2 2 cuûa heä khi caân q = 1 ::K c q=1 = const = 2 2 C SO baèng: ng 3 k=r–q=3–1=2 k=r–q=3–1=2 r= 3 r= 3 Neáu ban ñaàu chæ q = 2 : C SO .CO2 2 q = 2 : Kc = = const 2 coù khí SO3: C2 SO3 CSO2= 2CO2 CSO2= 2CO2 k=r–q=3–2=1 k=r–q=3–2=1
Laø soá toái thieåu nhöõng thoâng soá La Baäc töï do C Baäc töï do C caàn thieát ñeå xaùc ñònh traïng thaùi ng caân baèng cuûa heä. ng C = ∑(thoâng soá traïng thaùi) – ∑(phöông trình lieân heä) ng Thoâng soá thaønh phaàn: Ci hay xi Thoâ nh Coù 2 loaïi thoâng soá Thoâng soá beân ngoaøi: T, P, V … Thoâ Ví duï: Ñoái vôùi 1 chaát khí laø khí lyù töôûng: ng - 4 thoâng soá traïng thaùi: T, V, P, n ng C=4–1=3 - 1 phöông trình lieân heä: PV = nRT
IV.1.2. ÑIEÀU KIEÄN CAÂN BAÈNG PHA VAØ IV.1.2. NG QUY TAÉC PHA GIBBS Quy luaät chung: Caùc quaù trình nhieät ñoäng noùi chung vaø caùc quaù trình dò theå noùi rieâng seõ xaûy ra theo höôùng san ñeàu caùc thoâng soá cöôøng ñoä. Xeùt moät heä dò theå goàm: k caáu töû, phaân boá trong f pha. Khi heä ñaït caân baèng thì seõ thoûa 3 ÑIEÀU KIEÄN CAÂN BAÈNG PHA Caân baèng nhieätt ñoä:: Caân baèng nhieä ñoä Tα = Tβ = Tγ = … = Tf Caân baèng cô hoïc:: Caân baèng cô hoïc Pα = Pβ = P γ = … = Pf μ1 α = μ1 β = μ1 γ = … = μ1 f Caân baèng hoùa hoïc:: Caân baèng hoùa hoïc μ2 α = μ2 β = μ2 γ = … = μ2 f …… μk α = μk β = μk γ = … = μk f
Neâu ra bieåu thöùc toaùn ñeå tính baäc töï do cuûa caùc heä: C = ∑(thoâng soá traïng thaùi) – ∑(phöông trình lieân heä) ng Coâng thöùc toång quaùtt: Coâng thöùc toång quaù : k : soá caáu töû trong heä C=k–f+n f : soá pha trong heä n : soá thoâng soá beân ngoaøi taùc ñoäng leân heä
Thieátt laäp coâng thöùc Xeùt tröôøng hôïp coù hai thoâng Thieá laäp coâng thöùc soá beân ngoaøi taùc ñoäng leân heä: (T, P) n = 2 Caùc ñieàu kieän caân baèng pha: T α = T β = Tγ = … = Tf - Soá thoâng soá traïng thaùi Pα = P β = Pγ = … = Pf = (k + 2)f μ1α = μ1β = μ1γ = … = μ1f (k+2) μ2α = μ2β = μ2γ = … = μ2f doøng - Soá phöông trình lieân heä …… = (k + 2)(f–1)+ f μkα = μkβ = μkγ = …= μkf C= (k+2)f –(k + 2)(f –1)–f f thoâng soá C=k–f+2
Xeùt heä nöôùc loûng nguyeân chaát Ví duï: ng k=1 C=k–f+2=1–1+2=2 f =1 YÙ nghóa: Hai thoâng soá nhieät ñoäng ñoäc laäp taùc ñoäng leân heä laø: T, P T, ng ng coù theå thay ñoåi tuøy yù (trong moät giôùi haïn xaùc ñònh) maø heä vaãn chæ goàm 1 pha loûng (heä vaãn caân baèng). ng ng
Ví duï: Xeùt heä nöôùc loûng naèm caân baèng vôùi hôi nöôùc ng ng H2O (l) = H2O (h) C=k–f+2=1–2+2=1 k = 1; f = 2 Heä laø nhaát bieán. YÙ nghóa: Ñeå heä vaãn ôû traïng thaùi caân baèng, khi 1 thoâng ng ng soá thay ñoåi, thoâng soá coøn laïi seõ phaûi thay ñoåi theo lieân heä: T= f(P) T=
VI.1.3. GIAÛN ÑOÀ PHA VAØ VI.1.3. CAÙC QUY TAÉC CUÛA GIAÛN ÑOÀ PHA Giaûn ñoà pha (giaûn ñoà traïng thaùi) laø ñoà thò moâ taû söï phuï thuoäc giöõa caùc thoâng soá traïng thaùi cuûa moät heä naèm trong caân baèng pha. Coù caùc daïng: - Giaûn ñoà khoâng gian - (P-T) - (T-V) - (P-V)
Moät giaûn ñoà pha bao goàm: - Caùc ñöôøng: P = f(T), T = f(V), P = f(x) … moâ taû söï phuï thuoäc cuûa 2 thoâng soá ôû ñieàu kieän caân baèng pha - Caùc maët: P = f(T, V), P = f(T, xi) … moâ taû söï phuï thuoäc cuûa 3 thoâng soá ôû ñieàu kieän caân baèng pha - Caùc vuøng: moâ taû caùc pha trong heä naèm caân baèng vôùi nhau Giaûn ñoà pha laø coâng cuï ñeå nghieân cöùu ñònh tính vaø ñònh löôïng caùc quaù trình chuyeån pha, töø ñoù tính toaùn caùc thieát bò trong daây chuyeàn coâng ngheä hoùa hoïc.
Caùch bieåu dieãn caùc thoâng soá nhieättñoäng treân giaûn ñoà pha Caùch bieåu dieãn caùc thoâng soá nhieä ñoäng treân giaûn ñoà pha - Thoâng soá beân ngoaøi P, V, T: Söû duïng phöông phaùp thoâng thöôøng treân truïc soá. - Thoâng soá thaønh phaàn xi: Heä 2 caáu töû A M B xB 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 100% yB% 0 20 40 60 80
Heä 3 caáu töû
Quy taéc cuûa giaûn ñoà pha Quy taéc cuûa giaûn ñoà pha - Quy taéc lieân tuïc: Neáu heä khoâng coù söï thay ñoåi veà chaát, soá pha hay daïng caùc pha thì caùc ñöôøng hay caùc maët treân giaûn ñoà seõ lieân tuïc. - Quy taéc ñöôøng thaúng lieân hôïp: ÔÛ ñieàu kieän ñaúng nhieät ñaúng aùp: heä H = heä H1 + heä H2 3 ñieåm bieåu dieãn cuûa 3 heä naøy naèm treân moät ñöôøng thaúng (goïi laø ñöôøng thaúng lieân hôïp). - Quy taéc khoái taâm : (TÖÏ ÑOÏC)
- Quy taéc ñoøn baåy: heä H = heä H1 + heä H2 Löôïng heä H1 gH1 HH2 = = Löôïng heä H2 gH2 HH1 C T H1 H1 H H2 H H2 A B B A x1 x x2 x1 x x2
IV.2. CAÂN BAÈNG PHA IV.2. TRONG HEÄ 1 CAÁU TÖÛ
Xeùt ñeán söï caân baèng giöõa caùc traïng thaùi taäp hôïp Xe ng ng cuûa 1 chaát. Pha loûng, khí :: chæ coù 1 traïng thaùi taäp hôïp (tröø khí Pha loûng, khí ng He) Pha raén:: Pha raén coù theå coù nhieàu traïng thaùi taäp hôïp ng Söï chuyeån pha = söï thay ñoåi traïng thaùi taäp hôïp ng thay ñoåi ñoät ngoät nhöõng tính chaát cuûa heä: ρ, CP,V, thay hieäu öùng nhieät… ng C = 1 – f + 2 = 3 – f Heä 1 pha: C = 2 Heä 2 pha: C = 1 YÙ Nghóa? (f ≤ 3) Heä 3 pha: C = 0