化學(xué) 第三章 相變 液態(tài)

1、化學(xué) 第三章 相變 液態(tài)第1頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)15分，星期一真實(shí)氣體的pVm圖及氣體的液化 理想氣體在溫度一定時(shí)PV=常數(shù)，為雙曲線臨界點(diǎn)T1T6T5T4T3T2第2頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)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(shí)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(shí)的狀態(tài)為臨界狀態(tài)。第3頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)15分，星期一CO2的pV等溫線第4頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5

2、月20日，22點(diǎn)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(diǎn)的狀態(tài)稱為超臨界狀態(tài)。此時(shí)，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(kuò)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(dǎo)，達(dá)到平衡，促進(jìn)高效分離過程的實(shí)現(xiàn)。第5頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)15分，星期一超臨界流體特點(diǎn)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(diǎn)附近，T、p的微小變化會(huì)引起流體密度及其對(duì)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(wú)毒、無(wú)味、不燃、價(jià)廉、易精制，對(duì)熱敏性和易氧化的產(chǎn)物更具有吸引力。第6頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)15分，星期一液體液體的分子模型 近程有序、遠(yuǎn)程無(wú)序液體分子動(dòng)能分布曲線第7頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)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(shí)的蒸氣壓力與溫度有關(guān)沸點(diǎn) 當(dāng)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(shí)的溫度即為沸點(diǎn)。101325Pa時(shí)的沸點(diǎn)稱正常沸點(diǎn)pp飽和pp飽和pp飽和第8頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月2

4、0日，22點(diǎn)15分，星期一液體飽和蒸汽壓與溫度的關(guān)系第9頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)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(dá)到兩相平衡時(shí)，蒸氣壓隨溫度的變化率可用下式表示： 相變時(shí)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(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)15分，星期一Clausius-Clapeyron方程對(duì)于氣-液兩相平衡，假設(shè)氣體為1mol理想氣體，將液體體積忽略不計(jì)，則即Clausius-Clapeyron 方程,vapHm 是摩爾氣化熱。假定vapHm的值與溫度無(wú)關(guān)，積分得：第11頁(yè)，共29

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

6、迎前來捧場(chǎng) 媽媽的淘寶點(diǎn)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(duì)有保證。 另外我家就在揚(yáng)州五亭龍玩具城旁邊，貨源豐富，質(zhì)量可靠，價(jià)格便宜。 歡迎大家來逛逛【揚(yáng)州五亭龍玩具總動(dòng)員】個(gè)人小廣告：第16頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)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(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)15分，星期一Global climates are influenced by waters high specific h

8、eat capacity.第18頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)15分，星期一水的相圖根據(jù)實(shí)驗(yàn)繪制水的相圖水冰水蒸氣610.62第19頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)15分，星期一水的相圖三個(gè)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(wàn) =2，溫度和壓力獨(dú)立地有限度地變化不會(huì)引起相的改變壓力與溫度只能改變一個(gè)，指定了壓力，則溫度由體系自定。第20頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)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(zhǎng)，終止于臨界點(diǎn)A，這時(shí)氣-液界面消失。臨界點(diǎn)：OB氣-固兩相平衡線，即冰的升華曲線，理論上可

9、延長(zhǎng)至0 K附近。OC液-固兩相平衡線，當(dāng)C點(diǎn)延長(zhǎng)至壓力大于 時(shí)，相圖變得復(fù)雜，有不同結(jié)構(gòu)的冰生成。水冰水蒸氣第21頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)15分，星期一OD 是AO的延長(zhǎng)線，過冷水和水蒸氣的介穩(wěn)平衡線。因?yàn)樵谙嗤瑴囟认拢^冷水的蒸氣壓大于冰的蒸氣壓，所以O(shè)D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(diǎn) 三相點(diǎn)，氣-液-固三相共存，f =0 。 273.16 K，610.62 Pa。水冰水蒸氣第22頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)15分，星期一三相點(diǎn)與冰點(diǎn)的區(qū)別冰點(diǎn)溫度比三相點(diǎn)溫度低 的原因：(1)外壓增加，凝固點(diǎn)下降(2)水中溶有空氣

10、，凝固點(diǎn)下降第23頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)15分，星期一二氧化碳的相圖 點(diǎn)、線、區(qū)含義 固-液線傾斜方向 三相點(diǎn) p、T 數(shù)值 干冰的升華條件第24頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)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(diǎn)、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(diǎn)與用途T / KP/MPaO金剛石液態(tài)碳石墨5432110002000300040005000 碳的相圖第25頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)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(gè)熔點(diǎn)，145.5晶體熔融 混濁粘稠液體，178.5時(shí) 透明液體。同時(shí)溶液冷卻時(shí)有：綠色 系列其他顏色 紅色 無(wú)色晶體。經(jīng)研究，混濁粘稠液體具有某些晶體性質(zhì)（如對(duì)光、電的各向異性），是介于晶體和液體之間的狀態(tài)。第26頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)15分，星期一液晶分類向列型 棒狀分子的長(zhǎng)軸選擇某方向進(jìn)行排列（也為流動(dòng)方向），橫向分子之間力很弱近晶型 按一個(gè)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(dòng)膽甾型 層狀結(jié)構(gòu)，每層分子長(zhǎng)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(gè)液晶中形成螺旋模式第27頁(yè)，共29頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)15分，星期一液晶應(yīng)用膽甾型：排列結(jié)構(gòu)對(duì)溫度變化很敏感，吸收光的波長(zhǎng)變化，使液晶顏色變化。可制出專門試