溶液熱力學(xué)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1溶液溶液(rngy)熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ)第一頁，共33頁。 1.在一定溫度下，均可形成(xngchng)對應(yīng)的動態(tài)兩相平衡； 2.上部蒸汽部分： （1）的上部為純H2O蒸汽； （2）的上部為純H2O蒸汽； （3）的上部為C2H5OH+H2O兩組分蒸汽、且C2H5OH的比例高。 3.平衡條件被破壞時： 整體溶液會變化；（1）純）純 水水（2）58%溴化鋰水溶液溴化鋰水溶液（3）38度老白干度老白干第1頁/共33頁第二頁，共33頁。 H2O的蒸汽壓、兩相的 C2H5OH+H2O組分的分壓力也會變化； 溶液的液相的濃度（成分）會變化。 4.上部，H2O的壓力或分壓力不同； 5.（3）的上部C

2、2H5OH+H2O兩組分的成分與液相中兩組分成分一般不同； 6.液相吸收蒸汽會放熱，析出蒸汽需吸熱。 溶液熱力學(xué)研究溶液的熱力學(xué)性質(zhì)(xngzh)及溶液在加熱（或放熱）過程中狀態(tài)的變化情況。（1）純）純 水水（2）58%溴化鋰水溶液溴化鋰水溶液（3）38度老白干度老白干第2頁/共33頁第三頁，共33頁。 一.溶液 1.溶液由兩種或兩種以上的物質(zhì)所組成的均勻、穩(wěn)定的體系稱為溶液。 溶液分為： 氣態(tài)（體）溶液，如空氣(kngq)； 液體溶液，如溴化鋰水溶液； 固態(tài)溶液，又稱固溶體。 2.溶劑與溶質(zhì)在液態(tài)溶液（2）58%溴化鋰水溶液溴化鋰水溶液 中，能溶解其它物質(zhì)的組分叫溶劑，被溶解的物質(zhì)叫溶質(zhì)。中

3、，能溶解其它物質(zhì)的組分叫溶劑，被溶解的物質(zhì)叫溶質(zhì)。 溶質(zhì)可以是固體（如溴化鋰）、液體（如乙醇）和氣體（如氨氣），溶劑一般為液體。溶質(zhì)可以是固體（如溴化鋰）、液體（如乙醇）和氣體（如氨氣），溶劑一般為液體。 3.溶液的溶液的“元元”“元元”即表示組分多少即表示組分多少(dusho)的量詞。的量詞。兩元溶液，如溴化鋰水溶液和氨水溶液。兩元溶液，如溴化鋰水溶液和氨水溶液。 一一.溶液的成分溶液的成分 組成溶液的各組分在溶液中所占的百分比。組成溶液的各組分在溶液中所占的百分比。 常見的有：常見的有： 質(zhì)量分?jǐn)?shù)、摩爾分?jǐn)?shù)。質(zhì)量分?jǐn)?shù)、摩爾分?jǐn)?shù)。 第3頁/共33頁第四頁，共33頁。 一.溶液(rngy)的成

4、分 1.質(zhì)量分?jǐn)?shù)：（2）58%溴化鋰水溶液溴化鋰水溶液 式中：式中： mi第第i種組分種組分(zfn)的質(zhì)量；的質(zhì)量； m為溶液的總質(zhì)量。為溶液的總質(zhì)量。 質(zhì)量分?jǐn)?shù)也簡稱濃度。質(zhì)量分?jǐn)?shù)也簡稱濃度。mmi 1.摩爾分?jǐn)?shù)： 式中：式中： ni第第i種組分的摩爾數(shù)；種組分的摩爾數(shù)； n為溶液的總摩爾數(shù)。為溶液的總摩爾數(shù)。 為方便起見，混合氣體的摩爾分?jǐn)?shù)用符號為方便起見，混合氣體的摩爾分?jǐn)?shù)用符號yi表示，液體的摩爾分?jǐn)?shù)表示，液體的摩爾分?jǐn)?shù)xi表示。表示。nnxii（3）38度老白干度老白干第4頁/共33頁第五頁，共33頁。 一.相 體系(tx)內(nèi)物理和化學(xué)性質(zhì)完全均勻一致的部分稱之為相。（2）58%溴

5、化鋰水溶液溴化鋰水溶液 相與相之間有明顯分界面相與相之間有明顯分界面(jimin)。 體系內(nèi)相的數(shù)目用體系內(nèi)相的數(shù)目用表示。表示。 舉例：舉例： 空氣，只有氣相，空氣，只有氣相，=1； 濕飽和蒸汽，有液、汽兩相，濕飽和蒸汽，有液、汽兩相， =2。 二.獨(dú)立組分?jǐn)?shù) 平衡體系中獨(dú)立存在的物質(zhì)稱為獨(dú)立組分，其數(shù)目為獨(dú)立組分?jǐn)?shù)，用平衡體系中獨(dú)立存在的物質(zhì)稱為獨(dú)立組分，其數(shù)目為獨(dú)立組分?jǐn)?shù)，用k k表示。表示。 舉例：舉例： 冰水混合物，只有冰水混合物，只有H2O一種組分，一種組分，k=1； 溴化鋰水溶液，有溴化鋰水溶液，有LiBr和和H2O，k=2。1（2）58%溴化鋰水溶液溴化鋰水溶液2第5頁/共33

6、頁第六頁，共33頁。 三.自由度 體系的自由度是指體系的獨(dú)立可變因素。 在一定范圍內(nèi)，這些因素的數(shù)值可以任意改變而不會(b hu)引起相數(shù)目的改變；用f表示。如：氧氧 氣氣 氧氣，氧氣，f=2，如，如p和和t，在一定范圍內(nèi)這兩個量（因素）可以自由改變，在一定范圍內(nèi)這兩個量（因素）可以自由改變(gibin)，但，但p、t、v三個量不能同時自由改變?nèi)齻€量不能同時自由改變(gibin)。 f=體系最小不可同時改變體系最小不可同時改變(gibin)的狀態(tài)參數(shù)的數(shù)目的狀態(tài)參數(shù)的數(shù)目-1 四.相率 體系處于平衡狀態(tài)時，它的自由度體系處于平衡狀態(tài)時，它的自由度f、相數(shù)、相數(shù)和組分?jǐn)?shù)和組分?jǐn)?shù)k之間存在如下關(guān)系

7、：之間存在如下關(guān)系：2f 濕飽和蒸汽濕飽和蒸汽1f 氧氣：氧氣： k=1， =1，f=2; 有兩個獨(dú)立可變的因素有兩個獨(dú)立可變的因素pp、t t，p p、v v或或t t、v v。 不會是不會是p p、t t、v v三個都獨(dú)立可變，三個都獨(dú)立可變，f3f3。2kf第6頁/共33頁第七頁，共33頁。 四.相率(xingshui)3f 濕飽和蒸汽：濕飽和蒸汽： k=1，=2，f=1; 只有一個獨(dú)立只有一個獨(dú)立(dl)可變因素可變因素p，或，或t，或，或v。 ps=1atm的濕蒸汽；的濕蒸汽； ps=0.9atm的濕蒸汽；的濕蒸汽； ps=1atm、90 的濕蒸汽？的濕蒸汽？2kf 單相溴化鋰水溶液

8、：單相溴化鋰水溶液： k=2，=1，f=3; p p、t t、都是可以獨(dú)立改變的因素。都是可以獨(dú)立改變的因素。 溴化鋰水溶液溴化鋰水溶液- -蒸汽兩相平衡時：蒸汽兩相平衡時： k=2，=2，f=2; t t、與上部的蒸汽壓是相對應(yīng)的。與上部的蒸汽壓是相對應(yīng)的。溴化鋰水溶液溴化鋰水溶液濕飽和蒸汽濕飽和蒸汽1f 第7頁/共33頁第八頁，共33頁。 四.相率(xingshui)溴化鋰水溶液溴化鋰水溶液2f 換一個角度，換一個角度，f是確定體系是確定體系(tx)所處狀態(tài)而需要的獨(dú)立狀態(tài)參數(shù)的數(shù)目。所處狀態(tài)而需要的獨(dú)立狀態(tài)參數(shù)的數(shù)目。 單組分體系單組分體系(tx)，k=1： 當(dāng)當(dāng)=1時，時，f=2，如氧

9、氣；，如氧氣； 當(dāng)當(dāng)=2時，時，f=1，如濕蒸汽；，如濕蒸汽； 穩(wěn)定的大氣，穩(wěn)定的大氣，f=2。2kf 兩組分汽、液平衡體系：兩組分汽、液平衡體系： k=2，=2，f=2 確定處于汽、液平衡的二元溶液的狀態(tài)，只需要知道兩個獨(dú)立的狀態(tài)參數(shù)，其它狀態(tài)參數(shù)就可隨之而定。確定處于汽、液平衡的二元溶液的狀態(tài)，只需要知道兩個獨(dú)立的狀態(tài)參數(shù)，其它狀態(tài)參數(shù)就可隨之而定。 這兩個狀態(tài)參數(shù)可以是這兩個狀態(tài)參數(shù)可以是p p、t t、h h 和和中的任意兩個參數(shù)。中的任意兩個參數(shù)。濕飽和蒸汽濕飽和蒸汽1f 第8頁/共33頁第九頁，共33頁。 一.溶液(rngy)的相平衡溴化鋰水溶液溴化鋰水溶液2f 溶液在一定條件下，

10、易揮發(fā)的組分經(jīng)常自發(fā)地通過分界面從液相轉(zhuǎn)移到氣相，因而造成了蒸汽壓；同時也有一些氣態(tài)基本微粒從氣相轉(zhuǎn)移到液相，這樣：溶液在一定條件下，易揮發(fā)的組分經(jīng)常自發(fā)地通過分界面從液相轉(zhuǎn)移到氣相，因而造成了蒸汽壓；同時也有一些氣態(tài)基本微粒從氣相轉(zhuǎn)移到液相，這樣： 氣相、液相之間的轉(zhuǎn)移產(chǎn)生了質(zhì)量和能量的交換；氣相、液相之間的轉(zhuǎn)移產(chǎn)生了質(zhì)量和能量的交換； 在轉(zhuǎn)移過程中，當(dāng)兩種轉(zhuǎn)移的速度相等時，在系統(tǒng)中所有各部分的全部狀態(tài)參數(shù)都保持在轉(zhuǎn)移過程中，當(dāng)兩種轉(zhuǎn)移的速度相等時，在系統(tǒng)中所有各部分的全部狀態(tài)參數(shù)都保持(boch)不變，實(shí)現(xiàn)溶液的相平衡狀態(tài)。不變，實(shí)現(xiàn)溶液的相平衡狀態(tài)。 “所有各部分所有各部分”即每一部分，

11、如液相部分、氣相部分；也包括整體系統(tǒng)；即每一部分，如液相部分、氣相部分；也包括整體系統(tǒng)； 相平衡是動態(tài)平衡；相平衡是動態(tài)平衡； 溶液的相平衡與純物質(zhì)的相溶液的相平衡與純物質(zhì)的相 平衡平衡有相同之處，又有一定的差別有相同之處，又有一定的差別二者都是動態(tài)平衡，但溶液的液相在相變時成分也同時發(fā)生變化。二者都是動態(tài)平衡，但溶液的液相在相變時成分也同時發(fā)生變化。濕飽和蒸汽濕飽和蒸汽1f 第9頁/共33頁第十頁，共33頁。 一.溶液(rngy)的相平衡溴化鋰水溶液溴化鋰水溶液2f 溶液兩相之間的質(zhì)量與能量的交換：溶液兩相之間的質(zhì)量與能量的交換： 某一濃度的溶液，在不同的溫度下形成對應(yīng)不同某一濃度的溶液，在

12、不同的溫度下形成對應(yīng)不同 蒸氣壓的相平衡；蒸氣壓的相平衡； 若溶液的液相被降溫，則若溶液的液相被降溫，則 液相吸收上部蒸氣；液相吸收上部蒸氣； 若壓力較高的外部蒸氣進(jìn)入汽相中，則液相吸收上部蒸氣；若壓力較高的外部蒸氣進(jìn)入汽相中，則液相吸收上部蒸氣； 維持連續(xù)維持連續(xù)(linx)的吸氣，則需要：的吸氣，則需要： 溶液降溫，即取走熱量；溶液降溫，即取走熱量； 濃度降到一定程度后的液相被抽走；濃度降到一定程度后的液相被抽走； 補(bǔ)充較高濃度的新溶液。補(bǔ)充較高濃度的新溶液。濕飽和蒸汽濕飽和蒸汽1f 單一組分的氣、液兩相之間質(zhì)量與能量的連續(xù)交換：單一組分的氣、液兩相之間質(zhì)量與能量的連續(xù)交換： 取熱降溫取熱

13、降溫+凝液抽走。凝液抽走。 第10頁/共33頁第十一頁，共33頁。 二.p-x圖 1.拉烏爾定律：拉烏爾定律： 在一定在一定(ydng)溫度下，理想溶液任一組分的蒸氣分壓等于其純組分的飽和蒸氣壓乘以該組分在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)。溫度下，理想溶液任一組分的蒸氣分壓等于其純組分的飽和蒸氣壓乘以該組分在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)。 從整體看，又有從整體看，又有A、B的摩爾的摩爾(m r)分?jǐn)?shù)。分?jǐn)?shù)。A、B組成理想溶液組成理想溶液A0AAxpp式中，B0BBxpp ，BApp，0B0App，BAxx給定溫度下，的蒸汽分壓；、組分BA給定溫度下，單獨(dú)的飽和蒸汽壓；、BA給定溫度下，在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)。、BAAxBxA

14、pBpAyBy 2.道爾頓分壓力定律道爾頓分壓力定律 道爾頓分壓力定律也講蒸氣分壓，它指出：道爾頓分壓力定律也講蒸氣分壓，它指出： 溶液中某一組分的蒸氣分壓等于溶液的飽和蒸氣壓乘以該組分在氣相中的摩爾分?jǐn)?shù)。溶液中某一組分的蒸氣分壓等于溶液的飽和蒸氣壓乘以該組分在氣相中的摩爾分?jǐn)?shù)。第11頁/共33頁第十二頁，共33頁。 在組分在組分(zfn)、溫度確定的兩相平衡態(tài)的溶液，、溫度確定的兩相平衡態(tài)的溶液， 二.p-x圖A、B組成理想組成理想(lxing)溶液溶液 2. 道爾頓分壓力定律道爾頓分壓力定律AApyp式中，BBpyp p，BAyyB0BA0Axpxpp溶液的飽和蒸氣壓；BA、分別為BApp

15、pA0BA0Ax1pxp在氣相中的摩爾分?jǐn)?shù)。AxBxBApppAyByA0AxpB0Bxp 3. p-x圖圖 蒸氣壓蒸氣壓p p與與x x的曲線的曲線成直線關(guān)系。與AxpA0B0A0Bxp-pp 在組分、溫度確定的兩相平衡態(tài)的溶液，在組分、溫度確定的兩相平衡態(tài)的溶液，B0BA0AxpxppB0BB0Axpx1p成直線關(guān)系。與BxpB0A0B0Axp-pp 0Ap0BppAx10T第12頁/共33頁第十三頁，共33頁。 即易揮發(fā)組分即易揮發(fā)組分(zfn)A在氣相中的摩爾分?jǐn)?shù)在氣相中的摩爾分?jǐn)?shù)yA大于它在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)大于它在液相中的摩爾分?jǐn)?shù)xA。A、B組成組成(z chn)理想溶液理想溶液A0

16、AAxppyB0BBxppy AxBxBApppAyBy 3. p-x圖圖 蒸氣壓蒸氣壓p p與與y y的曲線的曲線此時，B0BA0ABAxpxpyy 討論討論A為溶液中易揮發(fā)組分時的情況：為溶液中易揮發(fā)組分時的情況：，0B0App則有BABAxxyyp0Ap0BpABABxxyyAAx1y1BA0B0AxxppAABAABxxxyyyAAxy均為正值與而AAxy1pAxAyT第13頁/共33頁第十四頁，共33頁。A、B組成組成(z chn)理想溶液理想溶液AxBxBApppAyBy 三三. T-x圖圖 很多情況下，液體在定壓下蒸發(fā)很多情況下，液體在定壓下蒸發(fā)(zhngf)，此時用，此時用T-

17、x圖更方便。圖更方便。 T-x圖既可用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制，圖既可用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制， 也可從也可從p-x圖求得。圖求得。 以液相為例看如何由以液相為例看如何由p-x圖繪制圖繪制T-x圖：圖：xp10) 1 (線；線、線、線、圖上的4321xxxxxTxxxx4321得、由上的氣相線。同理可得xT)2(1x2x3x4x1T2T3T4T1T2T3T4T的交點(diǎn)，與圖上做1xTxT連接各交點(diǎn)成液相線。) 3(注意體會：，圖上兩條液相、氣相線xT；對應(yīng)著確定的壓力1p不同的壓力對應(yīng)著不同的一對線。1px10T1p第14頁/共33頁第十五頁，共33頁。A、B組成理想組成理想(lxing)溶液溶液AxBxBApppA

18、yBy 四四. 杠桿規(guī)則杠桿規(guī)則 液相線和氣相線將液相線和氣相線將T-x圖分成圖分成(fn chn)三個區(qū)域：三個區(qū)域：液相區(qū)、和氣液兩相氣相區(qū)點(diǎn)，體系處于C平衡區(qū)。溶液，12xT組分混合；B時，當(dāng)溫度為1T；組分的摩爾分?jǐn)?shù)為混合后AxA液兩相區(qū)。即處于氣C2A1xxx原因：點(diǎn)，體系在D處于液態(tài)，1xAx2x1T液相氣相氣液兩相組分和摩爾現(xiàn)有AnA2T如同未飽和水。摩爾BnDE但，A1xx 的濃度不符合；A同樣，點(diǎn)。體系也不會處于E1p第15頁/共33頁第十六頁，共33頁。A、B組成組成(z chn)理想溶液理想溶液AxBxBApppAyBy 四四. 杠桿杠桿(gnggn)規(guī)則規(guī)則蒸汽組分在飽

19、和液體和飽和A組分的總；和中的摩爾分?jǐn)?shù)分別為21xx設(shè)在氣相和液相中，和摩爾數(shù)分別為液氣nnCEnCDn氣液為支點(diǎn)的杠桿，看作以將CDE等于乘以液相的摩爾數(shù)液CDn21Axnxnxn氣液總則則。乘以氣相的摩爾數(shù)氣CEn此關(guān)系稱為杠桿規(guī)則。21Axnxnxnn氣液氣液A21Axxnxxn氣液元溶液。適用于兩相平衡態(tài)的二C1xAx2x1T液相氣相氣液兩相2TDE1p第16頁/共33頁第十七頁，共33頁。 一.溶解(rngji)與結(jié)晶 (1)固體溶質(zhì)的溶解固體溶質(zhì)的溶解 固體溶質(zhì)放入溶劑中時，溶質(zhì)固體溶質(zhì)放入溶劑中時，溶質(zhì) 表面的基本微利由于本身的振動和受到溶劑分子的吸引，脫離溶質(zhì)表面并均勻表面的基

20、本微利由于本身的振動和受到溶劑分子的吸引，脫離溶質(zhì)表面并均勻(jnyn)擴(kuò)散到溶劑中形成溶液。擴(kuò)散到溶劑中形成溶液。 上述過程稱為溶解。上述過程稱為溶解。 溴化鋰溶解于水時整體表現(xiàn)為放熱。溴化鋰溶解于水時整體表現(xiàn)為放熱。 (2)溶解熱溶解熱 在溶解過程中往往伴隨著熱的放出或吸收，此熱為溶解熱。在溶解過程中往往伴隨著熱的放出或吸收，此熱為溶解熱。 原應(yīng)在于：原應(yīng)在于： 溶質(zhì)離子擴(kuò)散于溶劑要吸熱；溶質(zhì)離子擴(kuò)散于溶劑要吸熱； 溶質(zhì)離子與溶劑分子間結(jié)合成水合物則放熱。溶質(zhì)離子與溶劑分子間結(jié)合成水合物則放熱。 吸熱大于放熱時表現(xiàn)為吸熱；吸熱大于放熱時表現(xiàn)為吸熱； 放熱大于吸熱時表現(xiàn)為放熱。放熱大于吸熱時

21、表現(xiàn)為放熱。 (3)溶解度溶解度 一定溫度下，一定量的溶劑只能最大溶解一定量的溶質(zhì)，形成飽和溶液。一定溫度下，一定量的溶劑只能最大溶解一定量的溶質(zhì)，形成飽和溶液。 飽和溶液中所含的溶質(zhì)量為該溫度下的溶解度。飽和溶液中所含的溶質(zhì)量為該溫度下的溶解度。 通常用通常用100克溶劑中所含溶質(zhì)的克數(shù)來表示。克溶劑中所含溶質(zhì)的克數(shù)來表示。 溶解度與質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同；溶解度與質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同； 溶解度與溫度關(guān)系密切，受壓力影響小。溶解度與溫度關(guān)系密切，受壓力影響小。 (4)結(jié)晶結(jié)晶 一定溫度飽和溶液，當(dāng)溫度降低時，溶解度減小，溶液中有固體溶質(zhì)晶體析出，此為結(jié)晶。一定溫度飽和溶液，當(dāng)溫度降低時，溶解度減小，溶液中有固

22、體溶質(zhì)晶體析出，此為結(jié)晶。第17頁/共33頁第十八頁，共33頁。 二.吸收(xshu)與解析 主要主要(zhyo)針對氣體溶質(zhì)而言。針對氣體溶質(zhì)而言。 (2)在溫度為在溫度為t2時，溶質(zhì)時，溶質(zhì)A在氣相和液相中分別有在氣相和液相中分別有 (1)在溫度為在溫度為t1時，溶質(zhì)時，溶質(zhì)A在氣相和液相中分別有在氣相和液相中分別有 A與與B組成溶液，組成溶液，A易揮發(fā)；易揮發(fā)； 有有T-x圖（圖（p1=const）。）。111T2T；1。1氣相中的成分液相中的成分22；2。2氣相中的成分液相中的成分點(diǎn)。1C整體上溶液處于點(diǎn)。2C整體上溶液處于1C2C為可吸收狀態(tài)點(diǎn)。1C點(diǎn)溶液的液相中的2C2大于點(diǎn)溶液的

23、液相中的1C。1 (3)C1點(diǎn)溶液溫度一下降為點(diǎn)溶液溫度一下降為t2時，則時，則 溶液處于非平衡狀態(tài)；溶液處于非平衡狀態(tài)； 在在p1,t2下處于平衡時的狀態(tài)為下處于平衡時的狀態(tài)為C2點(diǎn)；點(diǎn)； C1點(diǎn)的溶液吸收更多的點(diǎn)的溶液吸收更多的A來實(shí)現(xiàn)在來實(shí)現(xiàn)在C2點(diǎn)的新平衡。點(diǎn)的新平衡。21CC 即為吸收過程。10T1pBA第18頁/共33頁第十九頁，共33頁。 二.吸收(xshu)與解析 主要針對氣體主要針對氣體(qt)溶質(zhì)而言。溶質(zhì)而言。 (5)在吸收與解析過程中也經(jīng)常伴隨著熱量的交換。在吸收與解析過程中也經(jīng)常伴隨著熱量的交換。 如氨蒸汽，被氨水溶液吸收時放出熱量；如氨蒸汽，被氨水溶液吸收時放出熱量

24、； 為使其吸收過程不斷進(jìn)行，則為使其吸收過程不斷進(jìn)行，則 要對氨水溶液不斷地進(jìn)行冷卻；要對氨水溶液不斷地進(jìn)行冷卻； 反之，需不斷加熱。反之，需不斷加熱。 (4) 對對(p1，t2)下處于平衡時的下處于平衡時的C2點(diǎn)進(jìn)行加熱至平衡態(tài)點(diǎn)進(jìn)行加熱至平衡態(tài)C1，則，則 A與與B組成溶液，組成溶液，A易揮發(fā)；易揮發(fā)； 有有T-x圖（圖（p1=const）。）。10T111T2T1pBA。1222的成分液相中A1C2C12CC 即為解析過程。 三三. .蒸餾與精餾蒸餾與精餾 在氨水吸收式制冷機(jī)中，氨水溶液在發(fā)生器解析出氨蒸汽；在氨水吸收式制冷機(jī)中，氨水溶液在發(fā)生器解析出氨蒸汽； 它是氨蒸汽與水蒸汽的混合物

25、。它是氨蒸汽與水蒸汽的混合物。 利用精餾塔對其進(jìn)行蒸餾和精餾可得到純度很高的氨蒸汽。利用精餾塔對其進(jìn)行蒸餾和精餾可得到純度很高的氨蒸汽。 在溴化鋰吸收式制冷機(jī)中，在溴化鋰吸收式制冷機(jī)中， 溶液在發(fā)生器中解析出水蒸汽，溶液在發(fā)生器中解析出水蒸汽， 不需要精餾塔。不需要精餾塔。第19頁/共33頁第二十頁，共33頁。 利用利用T-x圖說明蒸餾圖說明蒸餾(zhngli)與精餾。與精餾。 (2)加熱到加熱到T1時，開始時，開始(kish)沸騰；沸騰； (1) 組分組分A，初始點(diǎn)為，初始點(diǎn)為M，其，其 溫度為溫度為TM，A的成分為的成分為x1； A與與B組成溶液，組成溶液，A易揮發(fā)；易揮發(fā)； 有有T-x圖

26、（圖（p1=const）。）。10T2x2y2T1T1pBA1x1y（類似水的未飽和態(tài)） 三三. .蒸餾與精餾蒸餾與精餾oMMT a.在在O點(diǎn)可產(chǎn)生與液相處于動態(tài)平衡的蒸汽點(diǎn)可產(chǎn)生與液相處于動態(tài)平衡的蒸汽; b. O點(diǎn)產(chǎn)生的蒸汽中，點(diǎn)產(chǎn)生的蒸汽中，A組分的成分為組分的成分為y1； c.y1x1，表明新產(chǎn)蒸汽中，表明新產(chǎn)蒸汽中A組分的成分高于原溶液中的數(shù)值。組分的成分高于原溶液中的數(shù)值。 (3)繼續(xù)加熱到繼續(xù)加熱到T2時，可知時，可知 y2x2，表明，表明N點(diǎn)對應(yīng)的蒸汽中點(diǎn)對應(yīng)的蒸汽中A組分成分高于液相中的數(shù)值。組分成分高于液相中的數(shù)值。 (4)將將MN過程中產(chǎn)生的蒸汽引出并加以冷凝，則得到比原

27、來液相中含有更多過程中產(chǎn)生的蒸汽引出并加以冷凝，則得到比原來液相中含有更多A組分的溶液。組分的溶液。 溶液的蒸發(fā)、蒸汽的引出與冷凝過程稱為蒸餾。溶液的蒸發(fā)、蒸汽的引出與冷凝過程稱為蒸餾。 (5)不斷進(jìn)行這樣的加熱、蒸發(fā)、引出、冷凝過程，可得很純的不斷進(jìn)行這樣的加熱、蒸發(fā)、引出、冷凝過程，可得很純的A組分組分精餾精餾。 (6)引出蒸發(fā)后的液體再不斷進(jìn)行蒸餾，則液體中的引出蒸發(fā)后的液體再不斷進(jìn)行蒸餾，則液體中的A組分越來越少，最后可得很純的組分越來越少，最后可得很純的B組分。組分。N第20頁/共33頁第二十一頁，共33頁。 在吸收式制冷中，溶液吸收蒸汽在吸收式制冷中，溶液吸收蒸汽(zhn q)要放

28、熱，溶液釋放出蒸氣要吸收熱量。要放熱，溶液釋放出蒸氣要吸收熱量。 吸、放熱的計(jì)算是這樣的：吸、放熱的計(jì)算是這樣的： 提出提出(t ch)h-圖的意義：圖的意義：2m1m3mmhqhqhqqQ2121Q焓值。涉及到不同濃度溶液的液，對于由兩組分組成的溶前后HHHQP=const11mhq1、22mhq2、33mhq3、根據(jù)能量守恒，有iPKWEEHQ不計(jì)，與PKEE，0Wi則QP=const11hm、22hm 、33hm 、有2211321hmhmhmmQ來說，對1kgmm2122113hhhq有可見， 上述兩種情況都涉及一定濃度溶液的焓值。因此，。的出現(xiàn)自然是順理成章h第21頁/共33頁第二十

29、二頁，共33頁。 1.最簡單最簡單(jindn)的問題的問題 先討論溶液焓（先討論溶液焓（h溶液）與組分的比焓（溶液）與組分的比焓（h1，h2）之間的關(guān)系。）之間的關(guān)系。 一一. h-圖上的等溫線圖上的等溫線前后HHHQ根據(jù)能量守恒，有iPKWEEHQ不計(jì)，與PKEE，0WiQP=const11hm、22hm 、321hmm、221121hmhmhmmQ溶液來說，對1kgmm212211hhhq溶液有式中，溶液h溶液比焓，1kg1h的比焓，組分12h的比焓，組分 2的質(zhì)量濃度。組分11hhh21溶液 (1)當(dāng)放熱當(dāng)放熱q=0時，有。時，有。1hhh21溶液hhh212221hhhh溶液1h的質(zhì)

30、量濃度與組分溶液成直線關(guān)系。h2h1h01第22頁/共33頁第二十三頁，共33頁。 一一. h-圖上的等溫線圖上的等溫線 看此線在看此線在T-x圖上的表示圖上的表示(biosh)：. ah2h1h時，0 (2)對于放熱對于放熱q0時，混合時，混合(hnh)過程保持定溫的實(shí)際情況：過程保持定溫的實(shí)際情況：q1hhh21溶液qhhhh221溶液01；0q 不存在混合，. b時，1 ；0q 不存在混合，此時，2hh溶液此時，1hh溶液. c；0q 對于常見的放熱混合，. b時，不同也不同，q因此間不成直線關(guān)系。與溶液h 2.等溫線群等溫線群 溫度變，溫度變，h1、h2和和q同時改變，同時改變， 得到

31、不同位置的等溫線。得到不同位置的等溫線。h012T1T4T3T2T1T4T3T相液相氣第23頁/共33頁第二十四頁，共33頁。 一一. h- 圖上的等溫線圖上的等溫線 c.位置的高低：位置的高低： 在相同在相同(xin tn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和溫度和溫度T下，下， 氣相線和液相線差別很大。氣相線和液相線差別很大。0q氣 a.氣相部分氣相部分(b fen)：氣氣q1hhh21氣氣氣qhhhh221線近似直線。氣相的h其中， 2.等溫線群等溫線群h012T1T4T3T2T1T4T3T相液相氣0q液 b.液相部分：液相部分：線為曲線。液相的h其中，氣h液液溶液qhhhh221液h221hhh液qhh

32、h221221hhhh1液qhh22部分很小，第1部分很大。第2 因此，氣相線高高在上。因此，氣相線高高在上。第24頁/共33頁第二十五頁，共33頁。 二二. h-圖上的等壓飽和圖上的等壓飽和(boh)線線 (1)在在T-圖上作出圖上作出T1線，得線，得 a、b二點(diǎn)；二點(diǎn)； 它們可根據(jù)它們可根據(jù)(gnj)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在h-圖上畫出；圖上畫出； 也可從也可從T-圖的等壓線和圖的等壓線和h-圖上的等溫線聯(lián)合得出。圖上的等溫線聯(lián)合得出。 等壓飽和線包括等壓飽和液線和等壓飽和氣線。等壓飽和線包括等壓飽和液線和等壓飽和氣線。h012T1T4T3T2T1T4T3T1T2Taabbbbaa 看在看在h

33、-圖上作出圖上作出p1=const的兩條等壓線：的兩條等壓線： 在在T-圖上作出圖上作出T2線，得線，得 a、b二點(diǎn)；二點(diǎn)； (2)h-圖上找到對應(yīng)的各點(diǎn)；圖上找到對應(yīng)的各點(diǎn)； (3)h-圖上連接圖上連接a、a等得到等壓飽和液線；等得到等壓飽和液線； (4)h-圖上連接圖上連接b、b等得到等壓飽和氣線。等得到等壓飽和氣線。10Tconstp1BA第25頁/共33頁第二十六頁，共33頁。 三三. 氨氨-水溶液的水溶液的h-圖圖 圖的上半部為氣態(tài)圖的上半部為氣態(tài)(qti)區(qū)區(qū)h0702p1p3p 1.氨氨-水溶液水溶液h-圖分兩個區(qū)：圖分兩個區(qū)： 圖的下半部為飽和圖的下半部為飽和(boh)液態(tài)區(qū)液

34、態(tài)區(qū) (1)給出了等壓飽和氣線，沒有畫出等溫線。給出了等壓飽和氣線，沒有畫出等溫線。 (2)另給出了一組對應(yīng)的輔助等壓線。另給出了一組對應(yīng)的輔助等壓線。 2.對應(yīng)飽和氣線和飽和液線之間的區(qū)域?yàn)樘幱趦上嗥胶獾膶?yīng)飽和氣線和飽和液線之間的區(qū)域?yàn)樘幱趦上嗥胶獾陌卑?水水 濕蒸汽區(qū)濕蒸汽區(qū)氨水飽和液氨水飽和液+氨水飽和氣共存氨水飽和氣共存(共有共有)的區(qū)域。的區(qū)域。2p1p3p2p1p3p2t1t3t4t (1)給出了等壓飽和液線和等溫飽和液線；給出了等壓飽和液線和等溫飽和液線； (2)圖上的一個點(diǎn)表示一個飽和液的狀態(tài)。圖上的一個點(diǎn)表示一個飽和液的狀態(tài)。BACddh 3.兩相區(qū)兩相區(qū)d點(diǎn)溫度的求出點(diǎn)溫

35、度的求出dh0702p2p2p3tBACddhdTd=t3第26頁/共33頁第二十七頁，共33頁。 四四. 溴化鋰溴化鋰-水溶液的水溶液的h-圖圖 1.溴化鋰溴化鋰-水溶液處于水溶液處于(chy)兩相平衡時，在氣相區(qū)只有水蒸汽；兩相平衡時，在氣相區(qū)只有水蒸汽；h012p1p3p 溴化鋰水溶液溴化鋰水溶液h-圖的上部不同于氨圖的上部不同于氨-水溶液的上部。水溶液的上部。 2.在氣相區(qū)溶質(zhì)在氣相區(qū)溶質(zhì)(rngzh)的的=0； 3.與液相平衡時的與液相平衡時的水蒸汽的焓值都標(biāo)在水蒸汽的焓值都標(biāo)在=0的縱坐標(biāo)上。的縱坐標(biāo)上。 4. 氣相區(qū)有一組氣相區(qū)有一組輔助等壓線輔助等壓線， 是為查找與液相處于平衡

36、時的水蒸汽的焓值的。是為查找與液相處于平衡時的水蒸汽的焓值的。 p-t圖表明溴化鋰飽和溶液中圖表明溴化鋰飽和溶液中壓力壓力p、溫度溫度t和和濃度濃度之間關(guān)系。之間關(guān)系。2t1t3t2p1p3pBAC 如查找與如查找與A點(diǎn)溶液處于兩相平衡時的蒸汽的焓值。點(diǎn)溶液處于兩相平衡時的蒸汽的焓值。 五五. 溴化鋰溴化鋰-水溶液的水溶液的p-t圖圖 p-t圖、圖、h-圖、數(shù)據(jù)表、關(guān)系式之間往往需要配合使用。圖、數(shù)據(jù)表、關(guān)系式之間往往需要配合使用。第27頁/共33頁第二十八頁，共33頁。 兩股不同濃度的溶液混合兩股不同濃度的溶液混合(hnh)成一股溶液是裝置中常見的現(xiàn)象。成一股溶液是裝置中常見的現(xiàn)象。 混合混合(hnh)過程中遵循質(zhì)量守恒和能量守恒。過程中遵循質(zhì)量守恒和能量守恒。 一一.兩股兩組分兩股兩組分(zfn)溶液的絕熱混合溶液的絕熱混合第一股，；流量為1mq，、參數(shù)為1