Bài giảng Hóa lý - Chương 4: Lý thuyết cân bằng pha cân bằng pha trong hệ 1 cấu tử
Chöông IV
LYÙ THUYEÁT CAÂN BAÈNG PHA
CAÂN BAÈNG PHA TRONG HEÄ 1 CAÁU TÖÛ
IV.1 Caùc khaùi nieäm chung
IV.2 Caân baèng pha trong heä 1 caáu töû
IV.3 Caùc giaûn ñoà heä 1 caáu töû : nöôùc, löu huyønh
CAÂN BAÈNG PHA
Ví duï thöïc teá Söï chuyeån pha Teân quaù
trình
→ Hôi
Saáy khoâ
Loûng
Bay hôi
→ Loûng
→ Loûng
Ñoïng söông
Baêng tan
Hôi
Raén
Ngöng tuï
Noùng chaûy
→ Raén
Keát tinh ñöôøng Loûng
töø nöôùc mía
Ñoâng ñaëc
(Keát tinh)
Thaêng hoa
→ Hôi
Thaêng hoa Iod Raén
5/1/2022
2
607010 - Chương 4
IV.1. CAÙC KHAÙI NIEÄM CHUNG
5/1/2022
3
607010 - Chương 4
V.1.1. Caùc khaùi nieämpha, hôïp phaàn, caáu töû, baäc töï do
Pha - soá pha f
➢ Pha latoaøn bophaàn ñoàng thecuûa henaèm ôtraïng
thaCB cocaùc thoâng sonhieäñoäng nhö nha.
➢ Caùc pha trong heñöôïc phaân chia bôûcaùc bemaët
phaân chia ph.
Nöôùc
ñaù
Hôi
Nöôùc
Nöôùc ñaù
Nöôùc
Nöôùc
Heä moät pha
Heä hai pha
Heä ba pha
f = 3
f = 1
f = 2
Heä ñoàng theå
Heä dò theå
- Chæ goàm 1 pha
-Coù nhieàu hôn 1 pha
- Khoâng coù beà maët
phaân chia pha
- Coù beà maët phaân chia
pha
Nöôùc
ñaù
Hôi
Nöôùc
Nöôùc ñaù
Nöôùc
Nöôùc
Heä ñoàng theå
f = 1
Heä dò theå
f >1
5/1/2022
5
607010 - Chương 4
➢ Lacaùc chaáhôïp thaønh heä
Hôïp phaàn
➢ Moãi hôïp phaàn ñeàu cotheå
taùch rieâng vatoàn taïi ñoäc
laäp ngoaheä
Soá caáu töû k
q
Soá hôïp phaàn r
Toång soá caùc Soá toái thieåu caùc Soá caùphöông
hôïp phaàn trong hôïp phaàn ñuû trình ñoäc laäp
heä
ñeå taïo ra heä lieân heä noàng
ñoä caùc hôïp
phaàn ôcaân
baèng
k = – q
5/1/2022
6
607010 - Chương 4
Ví duï: 2SO(k) = 2 SO(k) + O(k)
r = 3
Tính soá caáu töû
cuûa heä khi caân
baèng:
C2 .CO
SO
2
2
Kc =
= const
C2
q = 1 :
SO
3
➔ k = r – q = 3 – 1 = 2
r = 3
C2 .CO
Neáu ban ñaàu chæ
coù khí SO:
SO
2
2
K =
= const
q = 2 :
c
C2
SO
CSO2= 2CO3 2
➔ k = r – q = 3 – 2 = 1
5/1/2022
7
607010 - Chương 4
➢ Lasotoáthieåu nhöõng thoâng soá
caàn thieáñexaùc ñònh traïng thaùi
caân baèng cuûa h.
Baäc töï do C
C = (thoâng soá traïng thaùi– (phöông trình lieân heä)
➢ Thoâng soá thaønh phaànChay xi
Coù 2 loaïi thoâng soá
➢ Thoâng soá beân ngoaøiT, P, V …
Vd: Ñovô1 chakhlakhlytöôûn:
4 thoâng sotraïng thaTVPn
1 phöông trình lieân hPV = nRT
➔ C = 4 – 1 = 3
5/1/2022
8
607010 - Chương 4
IV.1.2. ÑIEÀU KIEÄN CAÂN BAÈNG PHA VAØ
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
T = T = T = … = Tf
P = P = P = … = Pf
Caân baèng nhieät ñoä:
Caân baèng cô hoïc:
Caân baèng hoùa hoïc:
f
= = = … =
f
= = = … =
……
f
= = = … =
5/1/2022
9
607010 - Chương 4
Ví duïTrong khoâng khí, xeùt aùp suaát rieâng phaàn cuûa hôi
nöôùc treân nöôùc loûng vaø nöôùc ñaù ôû caùc nhieät ñoä:
ÔÛ OC:
loûng
ra
PH2
= PH2= 4,579 mmHg
➔ Heä ñaït caân baèng
Ô– 5C:
loûng
PO
= 158 mmHg
raén
PO = 008 mmHg
➔ Heä khoâng caân baèngnöôùc loûng chaäm ñoâng
seõ töï chuyeån thaønh nöôùc ña(loûng → raén)
5/1/2022
10
607010 - Chương 4
Neâu ra bieåu thöùc toaùn ñeå tính baäc töï do cuûa caùc heä:
C = (thoâng soá traïng thaùi– (phöông trình lieân heä)
Coâng thöùc toång quaùt:
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
5/1/2022
11
607010 - Chương 4
Xeùt tröôøng hôïp coù hai thoâng
soá beân ngoaøi taùc ñoäng leân
heä: (T, P) n = 2
Thieát laäp coâng thöùc
Caùc ñieàu kieän caân baèng
pha:
T = T = T= … = Tf
- Soá thoâng soá traïng thaùi
P = P = P = … = Pf
= (k + 2)f
f
= = = … =
(k+2)
doøng
f
= = = … =
……
- Soá phöông trình lieân heä
= (k + 2)(f–1)+ f
f
= = = … =
→ C= (k+2)f –(k + 2)(f –1)–f
f thoâng soá
➔ C = k – f + 2
5/1/2022
12
607010 - Chương 4
Ví duï: Xeùt heä nöôùc loûng nguyeân chaát
k = 1
➔ C = k – f + 2 = 1 – 1 + 2 = 2
f = 1
Ynghó:
Hai thoâng soá nhieät ñoäng ñoäc laäp taùc ñoäng leân heä laT, P
coù theå thay ñoåi tuøy yù (trong moät giôùi haïn xaùc ñòn)
maø heä vaãn chæ goàm 1 pha loûng heä vaãn caân baèng).
5/1/2022
13
607010 - Chương 4
Ví duï: Xeùt heä nöôùc loûng naèm caân baèng vôùi hôi nöôùc
HO (l) = HO (h)
➔ C = k – f + 2 = 1 – 2 + 2 = 1
k = 1; f = 2
Ynghó: Helanhabie.
Ñehevaãn ôtraïng thaùcaân baèngkh1 thoâng
sothay ñoåithoâng socoøn laïsephaûthay ñoåi
theo lieân h: T= f(P)
5/1/2022
14
607010 - Chương 4
VI.1.3. GIAÛN ÑOÀ PHA VAØ
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)
5/1/2022
15
607010 - Chương 4
Coù caùc daïng: giaûn ñoà khoâng gian, (P-T), (T-V), (P-V)
Giaûn ñoà traïng
thaùi khoâng gian
cuûa H2O
(P < 200 atm)
5/1/2022
16
607010 - Chương 4
Giaûn ñoà (P-T) cuûa
H2O
(P < 200atm)
5/1/2022
17
607010 - Chương 4
Giaûn ñoà (T-V)
cuûa H2O
5/1/2022
18
607010 - Chương 4
Giaûn ñoà (P-V)
cuûa H2O
5/1/2022
19
607010 - Chương 4
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.
5/1/2022
20
607010 - Chương 4
Tải về để xem bản đầy đủ
47 trang
23320
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Hóa lý - Chương 4: Lý thuyết cân bằng pha cân bằng pha trong hệ 1 cấu tử", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- bai_giang_hoa_ly_chuong_4_ly_thuyet_can_bang_pha_can_bang_ph.ppt
