2022-2023學(xué)年高二物理競賽課件：曲界面的相平衡條件

曲界面的相平衡條件

曲界面的相平衡條件一.液滴的相及相平衡1.液滴的相:假定系統(tǒng)已滿足熱平衡條件:對于孤立系統(tǒng):

在上面討論氣液平衡時(shí)，兩相的壓強(qiáng)、化學(xué)勢相等，這只有在氣液分界面為平面或液相的曲率半徑足夠大時(shí)才正確。當(dāng)蒸氣開始凝結(jié)成液滴時(shí)，它的半徑很小，于是曲率半徑和表面張力對凝結(jié)過程發(fā)生作用.本節(jié)要求：①理解曲界面的相平衡條件

；

②了解過飽和蒸氣過熱液體的形成.從而:設(shè)液滴為標(biāo)準(zhǔn)球形,所以有:由自由能判據(jù):液滴的形成將代入上式對于理想氣體:得可見,液滴的平衡蒸汽壓與液滴的半徑有關(guān)中肯半徑與過飽和蒸氣中肯半徑過飽和蒸氣:非常干凈的蒸氣里,缺乏凝結(jié)核(灰塵或帶電微粒等),從而導(dǎo)致蒸氣壓強(qiáng)超過飽和蒸氣壓而不凝結(jié),形成過飽和蒸氣.氣泡的相平衡及過熱液體液體的過熱現(xiàn)象:

一般情況,以既有空氣泡做核而形成的氣泡具有足夠大半徑,類似與p∞情況；若沒有現(xiàn)存空氣泡作核，漲落形成的氣泡半徑很小，則達(dá)到正常沸點(diǎn)時(shí),兩平衡條件不能同時(shí)實(shí)現(xiàn),只有溫度高于這個(gè)正常沸點(diǎn),使相應(yīng)的p∞大于pα一.一級相變特征：相變時(shí)兩相的化學(xué)勢連續(xù)，而化學(xué)勢對溫度和壓強(qiáng)的一階偏導(dǎo)數(shù)存在突變.表現(xiàn)在相變點(diǎn)上，兩相的體積不相等，熵也不相等.1.單相區(qū)域由單元兩相系的平衡及穩(wěn)定條件，時(shí),

相將單獨(dú)存在.2.兩相平衡3.平衡相變:當(dāng)系統(tǒng)緩慢地從外界吸收或放出熱量時(shí),物質(zhì)將由一相轉(zhuǎn)變到另一相而始終保持在平衡態(tài),稱平衡相變.兩相平衡曲線方程:4.三相共存12定義L為1mol物質(zhì)由α相變?yōu)棣孪鄷r(shí)所吸收的相變潛熱克拉珀龍方程決定平衡曲線斜率熔解、汽化或升華少數(shù)特例例

冰的熔點(diǎn)隨壓強(qiáng)的變化冰的熔解3He在0.3K以下熔解例

水的沸點(diǎn)隨壓強(qiáng)的變化飽和蒸汽壓方程a.

飽和蒸氣:與凝聚相達(dá)到平衡的蒸氣,其壓強(qiáng)是溫度的函數(shù)b.

蒸汽壓方程簡化：由于凝聚相的摩爾體積遠(yuǎn)小于氣相的，可略去取氣態(tài)的物態(tài)方程為理想氣體物態(tài)方程L近似看作常數(shù)實(shí)驗(yàn)等溫曲線LGCCLGL+G氣液共存線隨增高變短。

共存線退化為臨界點(diǎn)。

以上，氣液不分。CO2在高溫下的等溫線(安住斯,1869)范德瓦爾斯的等溫線(1873)曲線與實(shí)驗(yàn)共存線不符。一個(gè)對應(yīng)三個(gè)，極值點(diǎn)間，，平衡不穩(wěn)定。兩極值點(diǎn)合并為臨界點(diǎn)。范氏方程能近似描述系統(tǒng)的氣相或液相，但不能描述氣液平衡共存狀態(tài)。OKBNDJAMROKBNDJAMR麥克斯韋等面積法則范氏方程的平衡曲線GLG+LNDJ段：最大,不穩(wěn)定BN段：JA段：OKBAMR段：最小,穩(wěn)定亞穩(wěn)過飽和蒸氣過熱液體化學(xué)勢分析極小點(diǎn)極大