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逸度係數

鎖定
引入逸度和逸度係數的概念,對研究相平衡等非常有用,其中逸度係數是指逸度與壓力的比值。需要注意的是,理想氣體的逸度與壓力相等,另一方面,真實氣體的逸度係數是温度、壓力的函數,它可以大於1,也可以小於1。純氣體逸度(或逸度係數)的計算方法主要包括三種:用真實氣體狀態方程的解析法、以對應態原理為基礎的普遍化方法,這兩種方法也是工程上常採用的方法,還有一種方法是用pVT數據通過剩餘體積的圖解積分法。
中文名
逸度係數
外文名
fugacity coefficient [2] 
定    義
逸度與壓力的比值
值的大小
可以大於1,也可以小於1
直觀理解
可以理解為壓力的校正係數
應用學科
化工熱力學

逸度係數逸度

熱力學基本關係式可知,在等温條件下,dG=Vdp(恆T下);對於1mol純物質,dG=Vdp(恆T下);對於理想氣體,V=RT/p,則
(恆T下),該式形式簡單,但不適用於真實氣體。若將真實氣體狀態方程代入dG=Vdp(恆T下)進行計算,得到的dG將十分複雜。為了保持
的簡單形式,同時又能用於真實氣體,Lewis等提出了用一個新的函數f來代替此式中的p(恆T下):
在該式中f稱為純物質的逸度,其單位與壓力的單位相同,此式只定義了逸度的相對變化,無法確定其絕對值,為此,規定
作為逸度的補充定義,且該式表明:理想氣體逸度壓力相等。 [1] 

逸度係數定義

逸度與壓力的比值定義為逸度係數,即
根據
可知,
真實氣體的逸度係數是温度、壓力的函數,它可以大於1,也可以小於1。逸度和壓力的單位相同,逸度係數可以理解為壓力的校正係數。 [1] 

逸度係數純氣體逸度係數的計算

純氣體逸度(或逸度係數)的計算有如下幾種方法,其中包括用真實氣體狀態方程的解析法、以對應態原理為基礎的普遍化方法以及用pVT數據通過剩餘體積的圖解積分法等,工程上採用的是前兩種方法。 [1] 

逸度係數利用狀態方程計算

(恆T下)和
(恆T下)這兩個式子可以得到,在恆T下:
在該式等號左右兩邊同時減去RTdlnp,得到:
在恆T下積分上式,積分下限為
,上限為p。當壓力
時,氣體可當成理想氣體,積分結果為:
上式中右端的第一項改為
接下來的步驟則需要聯繫具體的方程來計算。 [1] 

逸度係數利用對應態原理計算

由利用狀態方程過程中所得到的方程
結合式
(該式直接表達了真實氣體偏離理想氣體的程度),可得:
上式表明,純物質的逸度或逸度係數直接與量綱為1的剩餘Gibbs函數
相關聯,將其寫成對比態形式,有:
上式表明,
和Z的函數,而Z的普遍化計算又有以
為參數的參數法和以
為參數的三參數法。

逸度係數逸度表達式

常用狀態方程的逸度表達式如下: [1] 

逸度係數RK方程

當狀態方程式為RK方程時,對應逸度係數表達式為:

逸度係數SRK方程

當狀態方程式為SRK方程時,對應逸度係數表達式為:

逸度係數PR方程

當狀態方程式為PR方程時,對應逸度係數表達式為:

逸度係數Virial方程

當狀態方程式為Virial方程時,對應逸度係數表達式為:

逸度係數MH方程

當狀態方程式為MH方程時,對應逸度係數表達式為:
參考資料
  • 1.    施雲海主編;王豔莉,彭陽峯,彭昌軍編寫.化工熱力學(第2版),.上海:華東理工大學出版社,2013:57-59
  • 2.    《英漢煉油辭典》編輯組.英漢煉油辭典[M]:讀秀,1979:314