intTypePromotion=1
ADSENSE

Bài giảng Hóa lý 1 - Chương 4: Lý thuyết cân bằng pha - Cân bằng pha trong hệ 1 cấu tử

Chia sẻ: AndromedaShun _AndromedaShun | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:47

21
lượt xem
2
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Hóa lý 1 - Chương 4: Lý thuyết cân bằng pha - Cân bằng pha trong hệ 1 cấu tử cung cấp cho học viên những kiến thức về các khái niệm chung; cân bằng pha trong hệ 1 cấu tử; các giản đồ hệ 1 cấu tử: nước, lưu huỳnh;... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Hóa lý 1 - Chương 4: Lý thuyết cân bằng pha - Cân bằng pha trong hệ 1 cấu tử

  1. Chương IV  LÝ THUYẾT CÂN BẰNG PHA  CÂN BẰNG PHA TRONG HỆ  1 CẤU TỬ  IV.1 Các khái niệm chung   IV.2 Cân bằng pha trong hệ 1 cấu tử    IV.3 Các giản đồ hệ 1 cấu tử : nước, lưu huỳnh 
  2. CÂN BẰNG PHA   Ví dụ thực tế   Sự chuyển pha   Tên quá  trình Sấy khô  Lỏng     Hơi Bay hơi Đọng sương  Hơi     Lỏng Ngưng tụ Băng tan   Rắn     Lỏng Nóng chảy Kết tinh  Lỏng     Rắn Đông đặc đường từ   (Kết tinh) nước mía  Thăng hoa Iod Rắn     Hơi Thăng hoa  05/18/22 607010 ­ Chương 4 2
  3. IV.1. CÁC KHÁI NIỆM CHUNG  05/18/22 607010 ­ Chương 4 3
  4. V.1.1. Các khái niệm: pha, hợp phần, cấu tử, bậc  tự do  Pha ­ sốố pha Pha ­ s  pha  f    f   Pha  là  toàn  bộ  phần  đồng  thể  của  hệ  nằm  ở  trạng  thái  CB  có  các  thông  số  nhiệt  động  như  nhau.   Các pha trong hệ được phân chia bởi các  bề mặt  phân chia pha.  Nướ Hơi Nướ c  đá  Nước đá  c  Nước  Nướ c  Hệ một pha Hệ hai pha  Hệ ba pha     f = 1       f = 2      f = 3 
  5. HHệệ đ đồồng  ng  Hệệ d H  dịị th  thểể thể thể ­ Chỉ gồm 1 pha ­Có nhiều hơn 1 pha ­ Không có bề mặt  ­ Có bề mặt phân  chia  phân chia pha pha Nướ Hơi Nướ c  đá  Nước  c  đá  Nướ Nướ c  c  Hệ đồng  Hệ dị thể    thể         f >1  f = 1 05/18/22 607010 ­ Chương 4 5
  6.  Là các chất hợp thành hệ Hợợp ph H p phầần  n   Mỗi hợp phần đều có thể  tách  riêng  và  tồn  tại  độc  lập ngoài hệ  SSốố h  hợợp ph p phầần  n r r  SSốố c cấấu t u tửử  kk qq Tổng số các  Số tối thiểu  Số các phương  hợp phần  các hợp phần  trình độc lập  trong hệ  đủ để tạo ra  liên hệ nồng  hệ độ các hợp  phần ở cân  bằng   k = r – q   05/18/22 607010 ­ Chương 4 6
  7. Ví dụ:   2SO3 (k) = 2 SO2 (k) + O2 (k) Tính số cấu tử  r =  3  2 C SO .CO2 của hệ khi cân  q = 1 : K c = 2 2 = const C SO bằng:  3  k = r – q = 3 – 1 = 2 r =  3  2 Nếu ban đầu chỉ  C SO .CO2 q = 2 :                                     Kc = = const 2 có khí SO3:  C 2 SO3             CSO2= 2CO2     k = r – q = 3 – 2 = 1 05/18/22 607010 ­ Chương 4 7
  8.  Là  số tối thiểu  những thông số  BBậậc t c tự  do  C ự do   C cần  thiết  để  xác  định  trạng  thái cân bằng của hệ.  C =  (thông số trạng thái) –  (phương trình liên hệ)   Thông số thành phần: Ci hay xi  Có 2 loại thông số  Thông số bên ngoài: T, P, V …  Ví dụ:  Đối với 1 chất khí là khí lý tưởng:  ­ 4 thông số trạng thái: T, V, P, n   C = 4 – 1 = 3 ­ 1 phương trình liên hệ: PV = nRT 05/18/22 607010 ­ Chương 4 8
  9. IV.1.2. ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG PHA VÀ QUY  TẮC PHA GIBBS  Quy luật chung: Các quá trình nhiệt động nói chung  và các quá trình dị thể nói riêng sẽ xảy ra theo hướng  san đều các thông số cường độ.    Xét một hệ dị thể gồm:  k cấu tử, phân bố trong f pha.  Khi hệ đạt cân bằng thì sẽ thỏa 3 ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG PHA Cân bằằng nhi Cân b ng nhiệệt đ t độộ: :  T    =  T   =  T   = …   =  Tf  Cân bằằng c Cân b ng cơ h c:  ơ họọc:  P    =  P   =  P   = …   =  Pf  Cân bằằng hóa h Cân b ng hóa họọc:  c:  1  =  1  =   1  =  …  =   1 f  2  =  2  =   2  =  …  =   2   f …… 05/18/22  =  607010 ­ Chương 4  =    =  …  =   9   f
  10. Ví dụ: Trong không khí, xét áp suất riêng phần của hơi  nước trên nước lỏng và nước đá ở các nhiệt độ:   Ở OoC: PH2Olỏng  = PH2Orắn = 4,579  mmHg  Hệ đạt cân bằng Ở – 5oC: PH2Olỏng  = 3,158 mmHg   PH2Orắn  = 3,008 mmHg   Hệ không cân bằng: nước lỏng chậm đông  sẽ tự chuyển thành nước đá (lỏng  rắn)  05/18/22 607010 ­ Chương 4 10
  11. Nêu ra biểu thức toán để tính bậc tự do của các hệ:  C =  (thông số trạng thái) –  (phương trình liên  hệ)  Công thức tổng quát:  k :  số cấu tử  trong hệ  C = k – f + n   f :  số pha trong hệ  n : số thông số bên  ngoài  tác động lên hệ  05/18/22 607010 ­ Chương 4 11
  12. Thiếết l Thi t lậập công th p công thứức c  Xét trường hợp có hai thông  số bên ngoài tác động lên  Các điều kiện cân bằng  hệ:  (T, P)     n = 2 pha:   T    =  T   =  T  =  …   = Tf  P    =  P   =  P   =  …   = Pf ­ Số thông số trạng thái   =   =    =  …  =   f        = (k + 2)f   1 1 1 1 (k+2)   =  2  =   2  =  …  =   2f  dòng 2 ­ Số phương trình liên hệ  ……      = (k + 2)(f–1)+ f k  =  k  =   k  =  …  =   k   f  C= (k+2)f –(k + 2)(f –1)–f f thông số  C = k – f + 2  05/18/22 607010 ­ Chương 4 12
  13. Ví dụ:   Xét hệ nước lỏng nguyên chất  k = 1  C = k – f + 2 = 1 – 1 + 2 = 2 f  = 1 Ý nghĩa:  Hai thông số nhiệt động độc lập tác động lên hệ là: T, P  T, P  có thể thay đổi tùy ý (trong một giới hạn xác định)       mà hệ vẫn chỉ gồm 1 pha lỏng (hệ vẫn cân bằng).    05/18/22 607010 ­ Chương 4 13
  14. Ví dụ:  Xét hệ nước lỏng nằm cân bằng với hơi  nước  H2O (l) = H2O (h) k =  f  = 2   C = k – f + 2 = 1 – 2 + 2 = 1 1; Ý nghĩa:  Hệ là nhất biến.  Để  hệ vẫn  ở trạng thái cân bằng,  khi 1 thông  số thay đổi, thông số còn lại sẽ phải thay đổi  theo liên hệ:  T= f(P) 05/18/22 607010 ­ Chương 4 14
  15. VI.1.3. GIẢN ĐỒ PHA VÀ  CÁC QUY TẮC CỦA GIẢN ĐỒ  PHA     Giản đồ pha (giản đồ trạng thái)     là đồ thị mô tả sự phụ thuộc giữa các thông số  trạng thái của một hệ nằm trong cân bằng pha.  Có các dạng:  ­  Giản đồ không gian           ­   (P­T)                     ­   (T­V)      ­   (P­V)   05/18/22 607010 ­ Chương 4 15
  16. Có các dạng:  giản đồ không gian, (P­T), (T­V), (P­V)   Giản đồ trạng  thái không gian  của H2O   (P 
  17. Giản đồ (P­T) của   H2O   (P 
  18. Giản đồ (T­V)  của  H2O   05/18/22 607010 ­ Chương 4 18
  19. Giản đồ (P­V)  của  H2O   05/18/22 607010 ­ Chương 4 19
  20.  Một giản đồ pha bao  gồm:  ­ Các đường: P = f(T), T = f(V), P = f(x) …   mô tả sự phụ thuộc của 2 thông số ở điều  kiện  cân bằng pha ­ Các mặt: P = f(T, V), P = f(T, xi) …   mô tả sự phụ thuộc của 3 thông số ở điều  kiện  cân bằng pha    ­ Các vùng:   mô tả các pha trong hệ nằm  cân bằng với  nhau  Giản đồ pha là công cụ để nghiên cứu định tính và định  lượng các quá trình chuyển pha, từ đó tính toán các thiết  bị trong dây chuyền công nghệ hóa học.  05/18/22 607010 ­ Chương 4 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2