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汽液平衡
鎖定
- 中文名
- 汽液平衡
- 定 義
- 汽相與液相間的相平衡
- 寫 成
- 汽(氣)液平衡
- 臨界温度
- 各為288.9℃和318.8℃,
- 領 域
- 物理
汽液平衡內容簡介
氣液平衡(vapour-liquid equilibrium)vapour-liquid equilibrium又稱汽液平衡。是由n個組分的混合物構成一個封閉系統,並有氣-液兩相共存,一定的温度和壓力下,兩相達到平衡時,各組分在汽液兩相中的化學位趨於相等。或運用逸度更為方便:在混合物中i組分在氣相和液相中的逸度相等,稱氣液平衡。
汽液平衡表示方法
若在某一温度、某一壓力下氣液兩相達到平衡,則僅剩下一個自由度,即,氣相組成或液相組成。氣相組成與液相組成之間必然存在着固定的關係。即:氣液平衡關係。平衡溶解度曲線或者數學關係式(亨利定律)便是反映這一氣液平衡關係的方法。
平衡溶解度曲線:在一定條件下,溶解達到相平衡時,反映溶質組分在氣相中濃度與液相中濃度的關係曲線。
亨利定律:稀溶液範圍內,溶解度曲線通常地近似為一直線。亨利定律就是描述溶質組分在互呈平衡的氣相、液相中濃度關係的數學關係式。
在稀溶液中揮發性溶質的實驗中,實驗表明,只有當氣體在液體中的溶解度不很高時該定律才是正確的,此時的氣體實際上是稀溶液中的揮發性溶質,氣體壓力則是溶質的蒸氣壓。所以亨利定律還可表述為:在一定温度下,稀薄溶液中溶質的蒸氣分壓與溶液濃度成正比。
一般來説,氣體在溶劑中的溶解度很小,所形成的溶液屬於稀溶液範圍。氣體B在溶劑A中溶液的組成無論是由B的摩爾分數xB,質量摩爾濃度bB,濃度cB等表示時,均與氣體溶質B的壓力近似成正比。用公式表示時亨利定律可以有多種形式。如:
PB=Kx,B·xB
PB=Kb,B·bB
PB=Kc,B·cB
式中pB是稀薄溶液中溶質的蒸氣分壓;xB是溶質的物質的量分數; k為亨利常數,其值與温度,溶質和溶劑的本性有關,亨利係數基本不受壓力影響。由於亨利定律中溶液組成標度的不同,亨利係數的單位不同,一定温度下同一溶質在同一溶劑中的數值也不一樣,上式中的xB(溶質B的摩爾分數)、bB(質量摩爾濃度)或cB(物質的量濃度)等表示時k值將隨之變化。Kx,Kb,Kc的單位分別為Pa,Pa·mol^-1·kg,Pa·mo^l-1·dm^3 。
只有溶質在氣相中和液相中的分子狀態相同時,亨利定律才能適用。若溶質分子在溶液中有離解、締合等,則上式中的xB(或mB、cB等)應是指與氣相中分子狀態相同的那一部分的含量;在總壓力不大時,若多種氣體同時溶於同一個液體中,亨利定律可分別適用於其中的任一種氣體;一般來説,溶液越稀,亨利定律愈準確,在xB→0時溶質能嚴格服從定律。
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汽液平衡平衡狀態
在恆定的温度和壓力下,氣,液兩相發生接觸後,吸收質由氣相向液相轉移,隨液體中吸收質濃度的逐漸增高,吸收速率逐漸減小,解吸速率逐漸增大。經過相當長的時間接觸後,吸收速率與解吸速率相等,即吸收質在氣相中的分壓及在液相中的濃度不再發生變化,此時氣,液兩相達到平衡狀態,簡稱相平衡。
汽液平衡條件
1、液相中各組分的蒸汽壓必須等於氣相中同組分的分壓,否則,各組分在單位時間內氣化的分子數和冷凝的分子數就相等;
2、液相的温度必須等於氣相的温度,否則,兩相間會發生熱交換,當任一相的温度升高或降低時,勢必引起各組分量的變化。這就説明在一定温度下,氣液兩相平衡狀態時,氣液兩相中的同一組分的摩爾分數比恆定
氣液兩相平衡時,兩相温度相等,此温度對氣相來説,代表露點温度;對液相來説,代表泡點温度。氣液平衡是兩相傳質的極限狀態。氣液兩相不平衡到平衡的原理,是汽化和冷凝,吸收和解吸過程的基礎。例如,蒸餾的最基本過程,就是氣液兩相充分接觸,通過兩相組分濃度差和温度差進行傳質傳熱,使系統趨近於動平衡。這樣,經過塔板多幾接觸,就能達到混合物組分的最大限度分離