相律应用必须注意以下四点: 1.相律是根据热力学平衡条件推导而得,因而只能处理 真实的热力学平衡体系。 2.相律表达式中的“2”是代表外界条件温度和压强。 如果电场、磁场或重力场对平衡状态有影响,则相律 中的“2”应为“3”、“4”、“5”。如果研究的体系为 固态物质,可以忽略压强的影响,相律中的“2”应为“1” 3.必须正确判断独立组分数、独立化学反应式、相数以 及限制条件数,才能正确应用相律。 4.自由度只取“0”以上的正值。如果出现负值,则说 明体系可能处于非平衡态
单元系统(C=1) 相律分析:(自由度数∫最小值=0,意味着保持系统平衡状态 不变的条件下,没有可以独立变化的变量,即任何变量的变 化都会造成系统平衡状态的变化) 一压力不变条件下,=C-P+1=2-P,当f0时,则P=2,表明: 单元系统最多只能有二相同时存在 一压力变化条件下,=C-P+2=3-P,当f0时,则P=3,表明: 单元系统最多可以有三相共存 例如:纯水的PT相图(1大气压下) 点(0℃):P=2,故f=0,即恒温下,可以保 Steam 持液(水)-固(冰)二相共存,液-固平衡点 100℃ b点(100℃):P-2,故f-0,气-液二相平衡 点,意义与a点相似 Water 、b之间(0℃-100℃):P=1,故f子1,即只 0℃ 能以单相(液相)的形式存在,说明在此 Ice 范围内温度的变化不会引起状态的改变 I atm
相律分析:(自由度数f最小值 = 0,意味着保持系统平衡状态 不变的条件下,没有可以独立变化的变量,即任何变量的变 化都会造成系统平衡状态的变化) — 压力不变条件下,f=C–P+1=2–P,当f=0时,则P=2,表明: 单元系统最多只能有二相同时存在 — 压力变化条件下, f=C–P+2=3–P,当f=0时,则P=3,表明: 单元系统最多可以有三相共存 例如:纯水的PT 相图(1大气压下) a点(0℃):P=2,故f=0,即恒温下,可以保 持液(水)–固(冰)二相共存,液–固平衡点 b点(100℃):P=2,故f=0,气–液二相平衡 点,意义与a点相似 a、b 之间(0℃~100℃):P=1,故f=1,即只 能以单相(液相)的形式存在,说明在此 范围内温度的变化不会引起状态的改变
二元系统(C=2) 一压力不变 相律分析: . 如果P=3,则f=0。说明,当二元合金系统同时出现三 个相时,就没有可以变化的因素了,即只有确定温度、成分 条件下,才会出现3相同时存在的状态 二元合金系统3相共存状态时,温度不能变化,发生的平 衡反应都是等温过程,并且反应中的三个相(无论是反应 相,还是生成相)化学成分都是固定的 二元合金系统的平衡反应仅有二大类型:A→B+C、A+B→C 只有当反应结束后(P<3时),随着温度的变化,相的化 学成分才可能发生变化
二元系统(C = 2) — 压力不变 相律分析: • 如果P = 3,则 f = 0。说明,当二元合金系统同时出现三 个相时,就没有可以变化的因素了,即只有确定温度、成分 条件下,才会出现3相同时存在的状态 • 二元合金系统3相共存状态时,温度不能变化,发生的平 衡反应都是等温过程,并且反应中的三个相(无论是反应 相,还是生成相)化学成分都是固定的 二元合金系统的平衡反应仅有二大类型: A→B+C、A+ B→C 只有当反应结束后(P<3时),随着温度的变化,相的化 学成分才可能发生变化
相律的应用: (1)确定平衡系中的最大平衡相数 (2)判断相图正确与否 (3)分析合金的平衡结晶 实例: 1.纯金属结晶恒温进行 2.二元匀晶相图中合金结晶变温进行 3.二元合金共晶相图中共晶温度为什么是一个点
实例: 1. 纯金属结晶恒温进行 2. 二元匀晶相图中合金结晶变温进行 3. 二元合金共晶相图中共晶温度为什么是一个点 相律的应用: (1)确定平衡系中的最大平衡相数 (2)判断相图正确与否 (3)分析合金的平衡结晶
实例: 1.纯金属一正在结晶时相数不变(P=2)f=0 2.二元合金一一正在结晶时两相平衡,(P=2)若温度独立可变 (T1→T2)则=C-P+1=2-2+1=1,说明温度是自变量,两平衡相的成分 是应变量,温度变化,两平衡相的成分随之而变。 3.二元合金一三相平衡,(P=3)则f=C-P+1=2-3+1=0,说明二元合 金三相平衡时恒温结晶,独立可变的因素为0。 700 soo 00 爸400 300 201动布菊细动0和动0品 86,% B.% 二元匀晶相图 二元共晶相图
实例: 1. 纯金属——正在结晶时相数不变(P=2)f=0 2. 二元合金——正在结晶时两相平衡,(P=2)若温度独立可变 (T1T2)则f=C-P+1=2-2+1=1,说明温度是自变量,两平衡相的成分 是应变量,温度变化,两平衡相的成分随之而变。 3. 二元合金——三相平衡,(P=3)则 f=C-P+1=2-3+1=0,说明二元合 金三相平衡时恒温结晶,独立可变的因素为0。 二元匀晶相图 二元共晶相图