汽液平衡

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。

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x_B，質量摩爾濃度b_B，濃度c_B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：

P_B=K_x,B·x_B

P_B=K_b,B·b_B

P_B=K_c,B·c_B

式中p_B是稀薄溶液中溶質的蒸氣分壓；x_B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x_B(溶質B的摩爾分數)、b_B(質量摩爾濃度)或c_B(物質的量濃度)等表示時k值將隨之變化。K_x，K_b，K_c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x_B(或m_B、c_B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x_B→0時溶質能嚴格服從定律。 ^[1] 

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。

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

例如，苯與甲苯的混合液在25℃與它們的蒸氣的平衡，因兩組分的臨界温度各為288.9℃和318.8℃，故屬汽液平衡；氮溶於水在25℃下的平衡，因氮的臨界温度為-147.0℃，故屬氣液平衡。

化工生產中常見的是一個氣相或汽相與一個液相之間的平衡，但也會遇到一個汽相與兩個以上液相之間的平衡。例如在分離乙酸乙烯酯、乙酸和水的精餾塔中，由於水與酯形成部分互溶的兩個液相，在某些塔板上會出現兩個液相與一個汽相相互接觸的汽液平衡問題。 ^[2]