化學 第三章 相變 液態(tài)

1、化學 第三章 相變 液態(tài)第1頁，共29頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一真實氣體的pVm圖及氣體的液化 理想氣體在溫度一定時PV=常數(shù)，為雙曲線臨界點T1T6T5T4T3T2第2頁，共29頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一氣體的液化及臨界參數(shù) 臨界參數(shù) 臨界溫度 能夠使氣體液化的最高溫度稱為此氣體的臨界溫度TC。 臨界壓力 臨界溫度時的飽和蒸氣壓稱為臨界壓力pC。 臨界摩爾體積 臨界溫度和臨界壓力下的摩爾體積為臨界摩爾體積Vm,C ，此時的狀態(tài)為臨界狀態(tài)。第3頁，共29頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一CO2的pV等溫線第4頁，共29頁，2022年，5

2、月20日，22點15分，星期一超臨界流體 (supercritical fluid，SCF)定義高于臨界溫度和臨界壓力而接近臨界點的狀態(tài)稱為超臨界狀態(tài)。此時，氣、液兩相性質(zhì)非常接近。SCF兼有液體和氣體的雙重特性，密度接近于液體，粘度和擴散系數(shù)接近于氣體，滲透性好。與液體溶劑萃取相比，可以更快地完成傳導，達到平衡，促進高效分離過程的實現(xiàn)。第5頁，共29頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一超臨界流體特點溶解能力：取決于T和p，并隨流體的密度增加而增加。在臨界點附近，T、p的微小變化會引起流體密度及其對物質(zhì)溶解能力的較為顯著的變化。超臨界流體溶劑：乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、甲醇、乙醇、水

3、、CO2等。CO2是首選萃取劑，其臨界條件TC=304.1 K，pC=7.347 MPa，無毒、無味、不燃、價廉、易精制，對熱敏性和易氧化的產(chǎn)物更具有吸引力。第6頁，共29頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一液體液體的分子模型 近程有序、遠程無序液體分子動能分布曲線第7頁，共29頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一氣體的液化和蒸發(fā)液體的飽和蒸氣壓 液體蒸發(fā)的速度和氣體凝結(jié)的速度相等時的蒸氣壓力與溫度有關沸點 當液體的飽和蒸氣壓同外界壓力相等,液體即發(fā)生沸騰，此時的溫度即為沸點。101325Pa時的沸點稱正常沸點pp飽和pp飽和pp飽和第8頁，共29頁，2022年，5月2

4、0日，22點15分，星期一液體飽和蒸汽壓與溫度的關系第9頁，共29頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一克拉貝龍方程 在一定溫度和壓力下，任何純物質(zhì)達到兩相平衡時，蒸氣壓隨溫度的變化率可用下式表示： 相變時的焓變， 為體積變化。 是單組分相圖上兩相平衡線的斜率。氣-液兩相平衡液-固兩相平衡第10頁，共29頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一Clausius-Clapeyron方程對于氣-液兩相平衡，假設氣體為1mol理想氣體，將液體體積忽略不計，則即Clausius-Clapeyron 方程,vapHm 是摩爾氣化熱。假定vapHm的值與溫度無關，積分得：第11頁，共29

5、頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一Water molecules form an open crystalline structure in ice第12頁，共29頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一凝固與熔融 第13頁，共29頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一The fact that water is densest at 4 is of great importance in nature第14頁，共29頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一冷凝與汽化第15頁，共29頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一 媽媽新開了個淘寶店，歡

6、迎前來捧場 媽媽的淘寶點開了快半年了，主要賣的是毛絨玩具、坐墊、抱枕之類的，但生意一直不是很好，感覺媽媽還是很用心的，花了不少功夫，但是就是沒有人氣，所以我也來出自己的一份力，幫忙宣傳一下。 并且媽媽總是去五亭龍?zhí)糇詈玫耐婢哒?、發(fā)貨，質(zhì)量絕對有保證。 另外我家就在揚州五亭龍玩具城旁邊，貨源豐富，質(zhì)量可靠，價格便宜。 歡迎大家來逛逛【揚州五亭龍玩具總動員】個人小廣告：第16頁，共29頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一Evaporation 蒸發(fā) is a cooling process. Condensation 凝聚 is a warming process.A large a

7、mount of energy is released during the condensation of water vapor.Hurricanes (The formation of 1 inch of rain over an area of 1 square mile yields the energy equivalent of about 32000 tons of exploded dynamite.)第17頁，共29頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一Global climates are influenced by waters high specific h

8、eat capacity.第18頁，共29頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一水的相圖根據(jù)實驗繪制水的相圖水冰水蒸氣610.62第19頁，共29頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一水的相圖三個單相區(qū)：氣、液、固三條兩相平衡線：f =1水冰水蒸氣單相區(qū)內(nèi)自由度f =2，溫度和壓力獨立地有限度地變化不會引起相的改變壓力與溫度只能改變一個，指定了壓力，則溫度由體系自定。第20頁，共29頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一OA氣-液兩相平衡線，即水的蒸氣壓曲線。它不能任意延長，終止于臨界點A，這時氣-液界面消失。臨界點：OB氣-固兩相平衡線，即冰的升華曲線，理論上可

9、延長至0 K附近。OC液-固兩相平衡線，當C點延長至壓力大于 時，相圖變得復雜，有不同結(jié)構(gòu)的冰生成。水冰水蒸氣第21頁，共29頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一OD 是AO的延長線，過冷水和水蒸氣的介穩(wěn)平衡線。因為在相同溫度下，過冷水的蒸氣壓大于冰的蒸氣壓，所以OD線在OB線之上。過冷水不穩(wěn)定，一旦有凝聚中心出現(xiàn)，立即全部變成冰。O點 三相點，氣-液-固三相共存，f =0 。 273.16 K，610.62 Pa。水冰水蒸氣第22頁，共29頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一三相點與冰點的區(qū)別冰點溫度比三相點溫度低 的原因：(1)外壓增加，凝固點下降(2)水中溶有空氣

10、，凝固點下降第23頁，共29頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一二氧化碳的相圖 點、線、區(qū)含義 固-液線傾斜方向 三相點 p、T 數(shù)值 干冰的升華條件第24頁，共29頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一T / KP/MPaO金剛石液態(tài)碳石墨5432110002000300040005000 碳的相圖碳的相圖 點、線、區(qū) 理解石墨的穩(wěn)定性 石墨 金剛石的條件 金剛石的特點與用途T / KP/MPaO金剛石液態(tài)碳石墨5432110002000300040005000 碳的相圖第25頁，共29頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一液晶1881年F.Reinitzer

11、發(fā)現(xiàn)膽甾醇苯甲酸晶體熔似乎有2個熔點，145.5晶體熔融 混濁粘稠液體，178.5時 透明液體。同時溶液冷卻時有：綠色 系列其他顏色 紅色 無色晶體。經(jīng)研究，混濁粘稠液體具有某些晶體性質(zhì)（如對光、電的各向異性），是介于晶體和液體之間的狀態(tài)。第26頁，共29頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一液晶分類向列型 棒狀分子的長軸選擇某方向進行排列（也為流動方向），橫向分子之間力很弱近晶型 按一個分子厚度成層狀排列，層上分子平行排列且垂直于層平面，有層間距，易滑動膽甾型 層狀結(jié)構(gòu)，每層分子長軸取平行層平面平行排列，上一層分子取向和下一層分子取向成螺旋狀，整個液晶中形成螺旋模式第27頁，共29頁，2022年，5月20日，22點15分，星期一液晶應用膽甾型：排列結(jié)構(gòu)對溫度變化很敏感，吸收光的波長變化，使液晶顏色變化。可制出專門試