氣液平衡

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熱力學化學工程學中,氣液平衡英语:vapor–liquid equilibrium;縮寫為VLE)描述某一化學物質兩相中的分布情形。

熱力學表示式[编辑]

純物質系統[编辑]

若液體與氣體皆為純物質,即僅由單一物質所組成而不存在雜質,則兩相間的平衡狀態可以下列方程表示之:

;且

其中,分別為氣液兩相的壓力分別為氣液兩相的溫度;而分別為氣液兩相的莫耳吉布斯自由能[1]。也就是說,當兩相達平衡時,其溫度、壓力和吉布斯自由能街相等。

等價地,熱力學上常以逸度的概念來表達氣液平衡狀態,並可以下列方程表示之:

其中,分別為在系統溫度Ts及壓力Ps下的氣液兩相之逸度[2]。以逸度進行計算是更為方便的,由於液體的逸度近似上是與壓力無關的[3],並經常以「逸度係數」(若為理想氣體,其值為1)來計算。

多成分系統[编辑]

於多成分系統中,即氣液兩相由多種分子所組成,其平衡關係是更為複雜的。對系統中的所有組成物質i,兩相間的平衡狀態可以下列方程表示之:

;且

其中,TP為各相的溫度及壓力,而分別為各相之偏莫耳吉布斯自由能(亦稱為化學勢)。偏莫耳吉布斯自由能被定義為:

其中,G外延的吉布斯自由能,而ni為組成物質i物量

參見[编辑]

外部連結[编辑]

參考文獻[编辑]

  1. ^ Balzhiser et al. (1972), Chemical Engineering Thermodynamics, p. 215.
  2. ^ Balzhiser et al. (1972), Chemical Engineering Thermodynamics, p. 216.
  3. ^ Balzhiser et al. (1972), Chemical Engineering Thermodynamics, p. 218.