Chuong 4 Cân Bằng Pha

7/18/2019 Chuong 4 Cân Bằng Pha

http://slidepdf.com/reader/full/chuong-4-can-bang-pha 1/9

Chương 4CÂN BẰNG PHA

4.1. Một số khái niệm cơ bản

Pha: là tập hợp những phần đồng thể của một hệ, có cùng thành phần hóa học và tính

chất lý hóa mọ! đ!ểm" #$ pha %ý h!ệ& là '

#$ cấ& t(: là )$ t$! th!ể& hợp phần đủ để t*+ a hệ" -ý h!ệ& là % .ộ t/ 0+ của một hệ là th1ng )$ nh!ệt động độc lập đủ để 23c đ4nh hệ c5n 67ng" -ý

h!ệ& là c"

4.. !"i t#c $h% Gibbs

8ậc t/ 0+ của hệ:

c 9 % ' ; n

<+ng đó:

%: )$ cấ& t(': )$ pha

n: )$ th1ng )$ 6=n ng+à! t3c động l=n hệ

4.&. Giản '( $h% )* các +"i t#c c,n b-ng $h%

4.&.1. Bi" /i0n th*nh $hn c2% hệ c3" t

<hành phần của c3c cấ& t( t=n g!>n đồ pha th?@ng 0ùng là phần m+l 2 ! haA phần tBm

%h$! l?ợng A!" <+ng hệ ha! cấ& t(, 0ùng một đ+*n thCng đ?ợc ch!a thành DEEF nh? )a&:

GHnh I"D" J!>n đồ pha hệ ha! cấ& t(

<=n tKc t+* độ chL cần 6!ể& 0!Mn ch+ một cấ& t( vH thành phần của cấ& t( cNn l*! đ?ợc

23c đ4nh thO+ c1ng thc: 2 Q ; 28 9 D haA AD ; AR 9 DEEF

-h! đ!ểm 6!ể& 0!Mn của hệ càng gần cấ& t( nà+ thH hàm l?ợng của cấ& t( đó càng lSn"

4.&.. Bi" /i0n th*nh $hn c2% hệ & c3" t

<hành phần của hệ T cấ& t( th?@ng đ?ợc 6!ể& 0!Mn 67ng một tam g!3c đU& nh? )a&:



GHnh I"R" J!>n đồ pha hệ 6a cấ& t(

8a đLnh của tam g!3c là 6a đ!ểm hệ của c3c cấ& t( ng&A=n chất Q, 8 và V"

8a c*nh của tam g!3c 6!ể& 0!Mn 6a hệ ha! cấ& t( t?Wng ng là Q8, QV và 8V"

XY! đ!ểm t+ng tam g!3c 6!ể& 0!Mn hệ T cấ& t("

V3ch 6!ể& 0!Mn đ!ểm PZIEFQ, IEF8, REFV[ t=n g!>n đồ tam g!3c đU& Q8V"

<=n c*nh QV, ta v\ đ?@ng thCng đ! ]&a đ!ểm IEF và )+ng )+ng vS! c*nh 8V"<=n c*nh Q8, ta v\ đ?@ng thCng đ! ]&a đ!ểm IEF và )+ng )+ng vS! c*nh QV"

<=n c*nh 8V, ta v\ đ?@ng thCng đ! ]&a đ!ểm REF và )+ng )+ng vS! c*nh Q8"

<a thấA T đ?@ng thCng t=n c^t nha& t*! P" _ậA P là đ!ểm 6!ể& 0!Mn của hệ có thành phầ

ZIEFQ, IEF8, REFV["

4.4. Các +"i t#c c2% giản '( $h%

4.4.1. !"i t#c 5i6n t7c

GHnh I"T" J!>n đồ nh!ệt độ th@! g!an của chất ng&A=n chất"

V3c đ?@ng h+`c c3c m`t t=n g!>n đồ pha 6!ể& 0!Mn )/ phK th&ộc g!ữa c3c th1ng )$ nh!ệ

động của hệ )\ l!=n tKc n& t+ng hệ %h1ng 2>A a )/ 6!n đb! chất, )/ thaA đb! )$ pha h+`

0*ng c3c pha"

h? vậA ta có thể )&A a, n& t+ng hệ có )/ thaA đb! vU pha haA )/ thaA đb! vU 0*ng pha thH

t=n c3c đ?@ng haA c3c m`t )\ 2&ất h!ện c3c đ!ểm gdA, làm ch+ đồ th4 %h1ng cNn l!=n tKc"



4.4.. !"i t#c 'ư8ng th9ng 5i6n h:$

<+ng đ!U& %!ện đCng nh!ệt và đCng 3p n& hệ ph5n ch!a thành ha! hệ c+n ZhaA đ?ợc )!n

a te ha! hệ c+n[ thH đ!ểm 6!ể& 0!Mn của 6a hệ nàA ph>! n7m t=n cùng một đ?@ng thCng

đ?@ng thCng nàA gọ! là đ?@ng thCng l!=n hợp"

fX8f _!)!+"a!ng"DDGHnh I"I" X!nh họa ]&A t^c đ?@ng thCng l!=n h!ệp

_í 0K: hệ G 9 hệ X ; hệ " <hH đ!ểm 6!ể& 0!Mn c3c hệ G, X và n7m thCng hàng"

4.4.&. !"i t#c ';n b<=

& có 6a đ!ểm hệ l!=n hợp X, G và thH l?ợng t?Wng đ$! của ching đ?ợc tính thO+ ]&

t^c đNn 6jA nh? )a&:

fX8f _!)!+"a!ng"DD

GHnh I"k" X!nh họa ]&A t^c đNn 6jA

p 0Kng ]&A t^c đNn 6jA, ta có:

HM

HN

g

g

N

M =

<+ng đó: gX: -h$! l?ợng của hệ X

g: -h$! l?ợng của hệ

4.4.4. !"i t#c khối t,m

& một hệ gồm n hệ c+n thH đ!ểm 6!ể& 0!Mn của nó ph>! n7m %h$! t5m vật lý của đa

g!3c có đLnh là c3c đ!ểm 6!ể& 0!Mn của n hệ c+n"

_í 0K: Gệ G gồm 6a hệ c+n là GD, GR và GT" vS! %h$! l?ợng t?Wng ng là:

g 9 gD ; gR ; gT

GHnh I"" X!nh họa ]&A t^c %h$! t5m



h? vậA, G ph>! n7m %h$! t5m vật lý của tam g!3c G DGRGT" .ầ& t!=n ta 23c đ4nh đ!ểm

6!ể& 0!Mn của hệ -, tha mdn đ!U& %!ện:

Gệ - 9 hệ GD ; hệ GR

và-G

-G

g

g

D

R

R

D = "

<!p thO+ ta 23c đ4nh đ!ểm G tha mdn đ!U& %!ện )a&:

Gệ G 9 hệ - ; hệ GT

và-G

GG

g

gg

g

g T

T

RD

T

-=

+=

4.>. ?nh hư@ng c2% á$ s"3t 'n nhiệt 'ộ ch"=n $h%

Ph?Wng tHnh Vla&)!&) o VlaApOA+n :

λ

VT.

dP

dT ∆=

<+ng đó:<: nh!ệt độ ch&Aển pha Z-[

λ: nh!ệt ch&Aển pha Zcalqm+l h+`c rqm+l[

∆_ 9 _R o _D: 6!n th!=n thể tích Zml[

& ∆_ đ?ợc tính 67ng ml, λ đ?ợc tính 67ng cal và Dcal 9 ID,T ml"atm, n=n ph?Wng tHn

Vla&)!&) o VlaApOA+n t thành:

41,3.λ

VT.

dP

dT ∆=

4.. ?nh hư@ng c2% nhiệt 'ộ 'n á$ s"3t hơi bD h;%

Ph?Wng tHnh Vla&)!&) o VlaApOA+n

2RT

λ

dT

dlnP=

sấA tích ph5n R v, ta đ?ợc:

−−=

121

2

T

1

T

1

R

λ

P

Pln

<+ng đó:

<: nh!ệt độ Z-[

P: 3p )&ất Zatm[

λ: nh!ệt hóa hW! Zcalqm+l h+`c rqm+l[

: là h7ng )$ %hí



4.E. B*i tF$ m"

_í 0K D" u EEV nh!ệt nóng ch>A của n?Sc đ3 là DITI, calqm+l" <hể tích !=ng của n?Sc đ3 và

n?Sc lng lần l?ợt là D,Ew và D,EED mlqg" x3c đ4nh hệ )$ >nh h?ng của 3p )&ất đn nh!ệt độ

nóng ch>A của n?Sc đ3 và tính nh!ệt độ nóng ch>A của n?Sc I atm"

J!>!

p 0Kng ph?Wng tHnh: λ VT.

dPdT

∆

=

_S!: ∆_ 9 _lng o _^n

9 D,EED o D,Ew 9 E,Ey Zmlqg[G+`c: ∆_ 9 Dw"Z E,Ey[ 9 D,yI Zmlqm+l[

( )0,0081

41,31434,6

1,746273

dP

dT−=

×

−×= Z-qatm[

h? vậA, c tBng 3p )&ất l=n D atm thH nh!ệt độ nóng ch>A của n?Sc đ3 g!>m E,EEwD-Xột c3ch gần đing, Iatm, nh!ệt độ nóng ch>A của n?Sc đ3 là:

< 9 RyT ; ZE,EEwD[ 2 ZI D[9 RyR,yky- 9 E,ERITEV

_í 0K R" <ính nh!ệt độ )1! của n?Sc R atm, 6!t nh!ệt hóa hW! của nó là kTw,D calqg Zc+! nh!ệhóa hW! %h1ng thaA đb! t+ng %hang te D atm đn R atm["

J!>!

h!ệt hóa hW!: λ 9 kTw,D2Dw 9 wk,w Zcalqm+l[

p 0Kng c1ng thc:

−−=

121

2

T

1

T

1

R

λ

P

Pln

⇒

+−−=

273100

1

T

1

1,987

9685,8

1

2ln

<e đó tính đ?ợc: < 9 TI- 9 DRDEV

_í 0K T" <ính nh!ệt nóng ch>A của D m+l 0!phOnAlam!n n& D%g 0!phOnAlam!n nóng ch>A làmtBng thể tích l=n ,kw"DEkmT ch+ 6!t 0<q0P 9 R,y"DE y -"mRq" h!ệt độ nóng ch>A củ0!phOnAlam!n là kIEV, %h$! l?ợng m+l của chất nàA là D"

J!>!

p 0Kng c1ng thc: λ VT.

dPdT

∆=

( )3

7

5

19,83.102,67.10

9,58.101000

16954273

dP

dT

VT.λ =

××+=

∆= −

−

Zrqm+l[

_í 0K I" p )&ất hW! 6d+ hNa của a2!t 2AanhA0!c GV phK th&ộc và+ nh!ệt độ thO+ ph?Wng

tHnh:



<

DRTyy,EIlgPZmmGg[ −=

x3c đ4nh nh!ệt độ )1! và nh!ệt hóa hW! của nó đ!U& %!ện th?@ng"

J!>!

h!ệt độ )1! của a2!t GV 3p )&ất yE mmGg:

<a có:T

12377,04lg(760) −=

⇒ < 9 Ry,I-

_ậA nh!ệt độ )1! của a2!t GV là RI,IEV"

sấA đ*+ hàm ha! v ph?Wng tHnh thO+ <, ta đ?ợc:

2T

1237

dT

dlgP=

Xà: 24,575.T

λ

dT

dlgP=

#&A a: 22

T

1237

4,575.T

λ = ⇒ λ 9 kk Zcalqm+l[

_í 0K k" <ộn REEg hYn hợp gồm T chất Q, 8, V cha REF Q, %h! c5n 67ng hYn hợp ch!a làm

ha! lSp"

sSp th nhất có %h$! l?ợng Eg và 6a+ gồm kEF Q và REF 8"

sSp th ha! cha wEF8"

GdA 23c đ4nh đ!ểm 6!ể& 0!Mn của 6a cấ& t( Q, 8, V t=n g!>n đồ tam g!3c đU& t+ng ha! lS

t=n"

J!>!

.ộc g!> t/ v\ hHnh

-h$! l?ợng của chất Q t+ng hYn hợp 6an đầ&:

m Q+ 9 REF×REE 9 IE Zg[

Phần tBm của chất V t+ng lSp th D:

FV 9 DEE kE RE 9 TE ZF[

_ậA đ!ểm 6!ể& 0!Mn của lSp D: D ZkEFQ, REF8, TEFV[

-h$! l?ợng lSp th R:m 9 REE o E 9 DIE Zg[

-h$! l?ợng của chất Q t+ng lSp th D:

m QD 9 kEF×E 9 TE Zg[

-h$! l?ợng của chất Q t+ng lSp th R:

m QR 9 IE TE 9 DE Zg[

-h$! l?ợng của chất 8 t+ng lSp th R:



m8R 9 wEF×DIE 9 DDR Zg[

-h$! l?ợng của chất V t+ng lSp th R

mVR 9 DIE DRR 9 Dy Zg[

.!ểm 6!ể& đ!Mn lSp R: R Zy,DkFQ, wEF8,DR,wkFV[

_í 0K " -h$! l?ợng !=ng của phOn+l 0*ng ^n và 0*ng lng lần l?ợt là D,EyR và D,Ek gqml

nh!ệt nóng ch>A của phOn+l là RI,T calqg, nh!ệt độ %t t!nh của nó D atm là ID EV" <ính nh!ệ

độ nóng ch>A của phOn+l kEE atm"

J!>!

p 0Kng ph?Wng tHnh:λ

VT.

dP

dT ∆=

_S!: 0,0141,072

1

1,056

1ΔV =−= Zm+lqg[

<a đ?ợc: 34,26.1041,324,93

0,014314

dP

dT −=

×

×= Z-qatm[

h? vậA, c tBng 3p )&ất l=n D atm thH nh!ệt độ nóng ch>A của phOn+l tBng I,R"DE

T

-Xột c3ch gần đing, kEEatm, nh!ệt độ nóng ch>A của phOn+l là:

< 9 TDI ; I,R"DETZkEE D[

9 TD,DT- 9 IT,DTEV

_í 0K y" u 3p )&ất th?@ng, nh!= zt đ1 z )1! của n?Sc và cl++'+m lần l?ợt là DEEEV và EEV, nh!= z

hóa hW! t?Wng ng là DR,E và y,E %calqm+l" <ính nh!= zt đ1 z mà đó R chất lng t=n có cùng 3

)&ất{

J!>!Jọ! < là nh!ệt độ mà t*! đó R chất lng có cùng 3p )&ất:

<a có:

−=

−

T

1

T

1λ

T

1

T

1λ

2

2

1

1

_S!: λD 9 DR Z-calqm+l[, <D 9 RyT ; DEE 9 TyTE-

λR 9 y Z-calqm+l[, <R 9 RyT ; E 9 TTTE-

<h c3c g!3 t4 và+ ph?Wng tHnh t=n, ta đ?ợc:

−×=

−×T

1

333

17

T

1

373

112

#&A a: < 9 IIw,IE-

4.. B*i tF$ tI giải

D" x3c đ4nh nh!ệt độ hóa hW! của GR| I atm n& DEEEV nh!ệt hóa hW! của n?Sc 67n

RRkI,yky rqg"



R" x3c đ4nh nh!ệt độ )1! của 6On}+atOtAl ZVGDE|R[ 3p )&ất REE mmGg 6!t 7ng nh!ệt độ

)1! ch&jn của 6On}+atOtAl là RDTEV và nh!ệt hóa hW! 67ng IIDky,kR Zrqm+l["

.#: < 9 ITT,DE-

T" h!ệt độ nóng ch>A ch&jn của 8! là RyDEV" u đ!U& %!ện đó %h$! l?ợng !=ng của 8! ^n và

lng là ,yT và DE gqcmT" X`t %h3c %h! 3p )&ất tBng l=n D atm thH nh!ệt độ nóng ch>

g!>m đ! E,EETkI-" <ính nh!ệt nóng ch>A của 8!"

.#: DD %rqm+l"

I" <*! DRyEV GgR 64 ch&Aển 0*ng thù hHnh te 0*ng đ )ang 0*ng vàng" h!ệt ch&Aển hóa là

DRkE rqm+l, ∆_ 9 k,I cmT"m+lD, 0*ng đ có t~ tọng lSn hWn 0*ng vàng" x3c đ4nh 0<q0P

t*! DRyEV"

.#: D,yT"DE -qPa

k" -h! đ&n nóng l?& h&•nh +m6!c ch&Aển thành l?& h&•nh đWn tà %€m thO+ 6!n th!=n th

tích∆

_ 9 E,EEEEDTw m

T

q%g" h!ệt độ ch&Aển hóa ch&jn 67ng ,y

E

V và 0<q0P 9 T,Rk"DE-qPa" x3c đ4nh nh!ệt ch&Aển pha"

.#: λ 9 kED,RI %rq%g

" x3c đ4nh thể tích !=ng của th!c lng t*! nh!ệt độ nóng ch>A ch&jn RTREV n& nh!ệt nón

ch>A !=ng là k,IDT rqg, %h$! l?ợng !=ng của th!c ^n là y,Dw gqcmT và 0<q0P

T,Rky"DEw -qPa"

.#: E,DIy cmTqg

y" u REE mmGg mOtan+l )1! TI,yEV cNn %h! tBng 3p )&ất l=n gấp đ1! thH nh!ệt độ )1! là

I,EV" <ính nh!ệt độ )1! ch&jn của mOtan+l"

.#: k,IEV

w" <ính 3p )&ất cần th!t để nh!ệt độ )1! của n?Sc đ*t đ?ợc DREEV" Vh+ 6!t nh!ệt hóa hW

của n?Sc là kT calqg"

.#: P 9 R atm

" Vh+ g!>n đồ pha của hệ T cấ& t( ZhHnh 0?S![" x3c đ4nh thành phần của Q, 8, V %h! đ!ểm

hệ ch&ng là đ!ểm P và hdA %t l&ận vU thành phần của Q, 8 %h! đ!ểm hệ 04ch ch&Aển thO+

đ?@ng thCng n$! te đLnh V vS! đ!ểm "



.#: FQ 9 IEF, F8 9 IEF, FV 9 REF

?Sc ng&A=n chất có thể tồn t*! 0*ng pha %h3c nha& Z%hí, lng và y 0*ng ^n[" <ính )$pha t$! đa của n?Sc có thể đồng th@! n7m c5n 67ng vS! nha&"

Documents

Chuong 4 Cân Bằng Pha