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气液平衡

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热力学化学工程学中,气液平衡(英语:vapor–liquid equilibrium;缩写为VLE)描述某一化学物质两相中的分布情形。

热力学表示式

纯物质系统

若液体与气体皆为纯物质,即仅由单一物质所组成而不存在杂质,则两相间的平衡状态可以下列方程表示之:

;且

其中,分别为气液两相的压力分别为气液两相的温度;而分别为气液两相的摩尔吉布斯自由能[1]。也就是说,当两相达平衡时,其温度、压力和吉布斯自由能皆相等。

等价地,热力学上常以逸度的概念来表达气液平衡状态,并可以下列方程表示之:

其中,分别为在系统温度Ts及压力Ps下的气液两相之逸度[2]。以逸度进行计算是更为方便的,由于液体的逸度近似上是与压力无关的[3],并经常以“逸度系数”(若为理想气体,其值为1)来计算。

多成分系统

于多成分系统中,即气液两相由多种分子所组成,其平衡关系是更为复杂的。对系统中的所有组成物质i,两相间的平衡状态可以下列方程表示之:

;且

其中,TP为各相的温度及压力,而分别为各相之偏摩尔吉布斯自由能(亦称为化学势)。偏摩尔吉布斯自由能被定义为:

其中,G外延的吉布斯自由能,而ni为组成物质i物量

参见

外部链接

参考文献

  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.
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