一個封閉體系純水的氣液平衡

1. 什麼叫汽液平衡什麼叫相對揮發度

汽液平衡
汽相與液相間的相平衡。它與氣液平衡有一些共同的規律，所以有時把它與氣液平衡合在一起進行研究。為簡便起見，常把汽相或氣相與液相之間的平衡合寫成汽（氣）液平衡。習慣上把低於臨界溫度的氣體稱為蒸氣,簡稱汽,它可以加壓液化;高於臨界溫度的氣相,不能加壓液化，稱為氣體(見p－V－T關系)。例如,苯與甲苯的混合液在25℃與它們的蒸氣的平衡，因兩組分的臨界溫度各為288.9℃和318.8℃，故屬汽液平衡；氮溶於水在25℃下的平衡，因氮的臨界溫度為-147.0℃，故屬氣液平衡。化工生產中常見的是一個氣相或汽相與一個液相之間的平衡，但也會遇到一個汽相與兩個以上液相之間的平衡。例如在分離乙酸乙烯酯、乙酸和水的精餾塔中，由於水與酯形成部分互溶的兩個液相，在某些塔板上會出現兩個液相與一個汽相相互接觸的汽液平衡問題。
類型 在化工熱力學中，氣液平衡是按偏離理想狀態程度不同的氣相和液相的相互組合來分類的。
液相通常可分為：①理想溶液。對於各組分的性質極為相似（如旋光異構體、同位素等）或差別不大（如甲醇－乙醇、苯-甲苯、乙烷-丙烷等）的溶液可近似地看作理想溶液。在這種情況下組分i的逸度弙（上標L表示液相）符合路易斯-蘭德爾規則：即
弙＝fxi

式中f為在系統溫度、壓力下純液體組分i的逸度;xi為液相中組分i的摩爾分率。如果把蒸氣近似地看作理想氣體，此式可簡化為：
pi＝pxi

式中p為純液體組分i的飽和蒸氣壓，此式即為拉烏爾定律。②非理想溶液。不符合路易斯－蘭德爾規則的溶液。按偏離情況,又分為正偏差（弙＞fxi）和負偏差(弙＜fxi)。偏離嚴重時,前者會出現最低恆沸點（隨組成xi的變化,在恆定溫度下，總壓出現極大值,在恆定壓力下,沸點出現最低值）,後者會出現最高恆沸點（隨組成xi的變化，在恆定溫度下，總壓出現極小值，在恆定壓力下，沸點出現最高值）。弙可用活度系數方程或狀態方程計算（見相平衡關聯）。
汽（氣）相可分為：①理想氣體混合物，在常壓或壓力較低的情況下，一般氣體混合物均可近似地看作理想氣體混合物。這時組分i的逸度弙(上標V表示汽相)等於分壓，即：
弙＝pi

②實際氣體的理想溶液（指符合理想溶液規律的氣體混合物），當壓力稍高時，氣體分子間的相互作用力不可忽略，已不能看作為理想氣體。在這種情況下，如果各組分的性質很接近，如中等壓力下的輕烴混合物，則可近似地看作理想溶液。這時組分i的逸度可按路易斯-蘭德爾規則計算：
弙＝fyi

式中f為純氣體組分i在系統溫度壓力下的逸度；yi為汽相中組分i的摩爾分率。③實際氣體的非理想溶液(指不符合理想溶液規律的氣體混合物),則用狀態方程計算弙。
將上述兩種液相和三種氣相組合起來，存在五種汽（氣）液平衡關系：

液相為理想溶液，汽（氣）相為非理想溶液，也是一種可能的組合，但由於液相的非理想性一般較汽相的為強，因而不存在這種組合。
平衡計算 包括泡點、露點和閃急蒸餾的計算，其基本公式為：
弙(T,p,x)＝弙(T,p,y)

如果已知弙i與T、p、x或y的關系,就可由一相的組成計算另一相的組成。蒸餾和吸收主要利用汽(氣)相組成yi與液相組成 xi 的差別，進行混合物的分離。比值Ki＝yi/xi稱為相平衡比,用以表示混合物中各組分的揮發能力，數值愈大則愈容易揮發。工程計算中常選取某一組分j 作為基準，將任一組分i的相平衡比與組分j的相平衡比相比較,其比值αij＝Ki/Kj稱為相對揮發度,用以表示混合物中各組分的相對揮發能力。Ki或αij是吸收、蒸餾計算的基本數據。http://ke..com/view/949899.html?wtp=tt

相對揮發度
相對揮發度:習慣上將溶液中易揮發組分的揮發度對難揮發組分的揮發度之比，稱為相對揮發度。以α表示。
http://ke..com/view/1481322.htm

2. 什麼叫水的臨界狀態水的臨界壓力及臨界溫度數值分別為多大

水的臨界狀態是指水的氣、液兩相平衡共存的極限熱力狀態，氣態和液態平衡共存時的一個邊緣狀態。在此狀態時，飽和液體與飽和蒸氣的熱力狀態參數相同，氣液之間的分界面消失，因而沒有表面張力，氣化潛熱為零。

水的臨界壓力為22.12MPa，臨界溫度374.3℃。也就說當水超過臨界溫度374.3℃時，無論怎樣增大壓強也不能使氣體（水）液化。當水為臨界溫度374.3℃時，要使氣體（水）液化的最小壓力為22.12MPa。

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臨界狀態的特點

1、任何純物質都有其唯一確定的臨界狀態。

2、在大於臨界壓力條件下，等壓加熱過程不存在汽化段，液體由未飽和態直接變化為過熱態。

3、在大於臨界溫度條件下，無論壓力多高都不可能使氣體液化。

4、在臨界狀態下，可能存在超流動特性。

5、在臨界狀態附近，水及水蒸氣有大比定壓熱容特性。

3. 什麼是純液體飽和蒸汽壓它與哪些因素有關

在密閉條件中，在一定溫度下，與固體或液體處於相平衡的蒸氣所具有的壓強稱為飽和蒸氣壓。同一物質在不同溫度下有不同的飽和蒸氣壓，並隨著溫度的升高而增大。純溶劑的飽和蒸氣壓大於溶液的飽和蒸氣壓；對於同一物質，固態的飽和蒸氣壓小於液態的飽和蒸氣壓。

在一定溫度下(距離臨界溫度較遠時)，純液體與其蒸氣達平衡時的蒸氣壓稱為該溫度下液體的飽和蒸氣壓，簡稱為蒸氣壓。蒸發一摩爾液體所吸收的熱量稱為該溫度下液體的摩爾氣化熱。

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在30℃時，水的飽和蒸氣壓為4132.982Pa,乙醇為10532.438Pa。而在100℃時，水的飽和蒸氣壓增大到101324.72Pa,乙醇為222647.74Pa。飽和蒸氣壓是液體的一項重要物理性質，液體的沸點、液體混合物的相對揮發度等都與之有關。

當汽相壓力的數值達到飽和蒸汽壓力的數值時，液相的水分子仍然不斷地氣化，汽相的水分子也不斷地冷凝成液體，只是由於水的氣化速度等於水蒸汽的冷凝速度，液體量才沒有減少，氣體量也沒有增加，液體和氣體達到動態平衡狀態。

當液體的蒸汽壓達到外壓時，液體即產生沸騰現象，此時的溫度即在該外壓下該液體的沸點。

以水為例，一個大氣壓(101.325kPa)下，若水溫達到100攝氏度，此時水的蒸汽壓正好是一個大氣壓，水開始沸騰，100攝氏度即是一個大氣壓下水的沸點。

再如，高海拔地區會出現「水燒開了飯燒不熟」的現象，這種現象的實質是水沸騰時溫度遠遠達不到100攝氏度，繼續加熱也不會達到。這一現象有助於理解液體蒸汽壓的特徵3與4。高海拔地區空氣稀少，外壓低於一個大氣壓，依據蒸汽壓的特徵4，水的蒸汽壓會降低，但變化很小。

依據蒸汽壓的特徵3，隨溫度的升高，水的蒸汽壓升高，但相對於高海拔的低外壓，水此時不用達到很高的溫度就可以達到高海拔的低氣壓，發生沸騰，造成沸點降低。

這也是高山不能用水煮飯卻可以用水蒸飯的原因（煮飯是利用液體水作熱源加熱，而液體水最高溫度僅能達到沸點。蒸飯是利用水蒸氣作熱源，蒸汽還可以通過加熱繼續提高溫度，達到甚至超過100攝氏度）。