一个封闭体系纯水的气液平衡

1. 什么叫汽液平衡什么叫相对挥发度

汽液平衡
汽相与液相间的相平衡。它与气液平衡有一些共同的规律，所以有时把它与气液平衡合在一起进行研究。为简便起见，常把汽相或气相与液相之间的平衡合写成汽（气）液平衡。习惯上把低于临界温度的气体称为蒸气,简称汽,它可以加压液化;高于临界温度的气相,不能加压液化，称为气体(见p－V－T关系)。例如,苯与甲苯的混合液在25℃与它们的蒸气的平衡，因两组分的临界温度各为288.9℃和318.8℃，故属汽液平衡；氮溶于水在25℃下的平衡，因氮的临界温度为-147.0℃，故属气液平衡。化工生产中常见的是一个气相或汽相与一个液相之间的平衡，但也会遇到一个汽相与两个以上液相之间的平衡。例如在分离乙酸乙烯酯、乙酸和水的精馏塔中，由于水与酯形成部分互溶的两个液相，在某些塔板上会出现两个液相与一个汽相相互接触的汽液平衡问题。
类型 在化工热力学中，气液平衡是按偏离理想状态程度不同的气相和液相的相互组合来分类的。
液相通常可分为：①理想溶液。对于各组分的性质极为相似（如旋光异构体、同位素等）或差别不大（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。在这种情况下组分i的逸度弙（上标L表示液相）符合路易斯-兰德尔规则：即
弙＝fxi

式中f为在系统温度、压力下纯液体组分i的逸度;xi为液相中组分i的摩尔分率。如果把蒸气近似地看作理想气体，此式可简化为：
pi＝pxi

式中p为纯液体组分i的饱和蒸气压，此式即为拉乌尔定律。②非理想溶液。不符合路易斯－兰德尔规则的溶液。按偏离情况,又分为正偏差（弙＞fxi）和负偏差(弙＜fxi)。偏离严重时,前者会出现最低恒沸点（随组成xi的变化,在恒定温度下，总压出现极大值,在恒定压力下,沸点出现最低值）,后者会出现最高恒沸点（随组成xi的变化，在恒定温度下，总压出现极小值，在恒定压力下，沸点出现最高值）。弙可用活度系数方程或状态方程计算（见相平衡关联）。
汽（气）相可分为：①理想气体混合物，在常压或压力较低的情况下，一般气体混合物均可近似地看作理想气体混合物。这时组分i的逸度弙(上标V表示汽相)等于分压，即：
弙＝pi

②实际气体的理想溶液（指符合理想溶液规律的气体混合物），当压力稍高时，气体分子间的相互作用力不可忽略，已不能看作为理想气体。在这种情况下，如果各组分的性质很接近，如中等压力下的轻烃混合物，则可近似地看作理想溶液。这时组分i的逸度可按路易斯-兰德尔规则计算：
弙＝fyi

式中f为纯气体组分i在系统温度压力下的逸度；yi为汽相中组分i的摩尔分率。③实际气体的非理想溶液(指不符合理想溶液规律的气体混合物),则用状态方程计算弙。
将上述两种液相和三种气相组合起来，存在五种汽（气）液平衡关系：

液相为理想溶液，汽（气）相为非理想溶液，也是一种可能的组合，但由于液相的非理想性一般较汽相的为强，因而不存在这种组合。
平衡计算 包括泡点、露点和闪急蒸馏的计算，其基本公式为：
弙(T,p,x)＝弙(T,p,y)

如果已知弙i与T、p、x或y的关系,就可由一相的组成计算另一相的组成。蒸馏和吸收主要利用汽(气)相组成yi与液相组成 xi 的差别，进行混合物的分离。比值Ki＝yi/xi称为相平衡比,用以表示混合物中各组分的挥发能力，数值愈大则愈容易挥发。工程计算中常选取某一组分j 作为基准，将任一组分i的相平衡比与组分j的相平衡比相比较,其比值αij＝Ki/Kj称为相对挥发度,用以表示混合物中各组分的相对挥发能力。Ki或αij是吸收、蒸馏计算的基本数据。http://ke..com/view/949899.html?wtp=tt

相对挥发度
相对挥发度:习惯上将溶液中易挥发组分的挥发度对难挥发组分的挥发度之比，称为相对挥发度。以α表示。
http://ke..com/view/1481322.htm

2. 什么叫水的临界状态水的临界压力及临界温度数值分别为多大

水的临界状态是指水的气、液两相平衡共存的极限热力状态，气态和液态平衡共存时的一个边缘状态。在此状态时，饱和液体与饱和蒸气的热力状态参数相同，气液之间的分界面消失，因而没有表面张力，气化潜热为零。

水的临界压力为22.12MPa，临界温度374.3℃。也就说当水超过临界温度374.3℃时，无论怎样增大压强也不能使气体（水）液化。当水为临界温度374.3℃时，要使气体（水）液化的最小压力为22.12MPa。

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临界状态的特点

1、任何纯物质都有其唯一确定的临界状态。

2、在大于临界压力条件下，等压加热过程不存在汽化段，液体由未饱和态直接变化为过热态。

3、在大于临界温度条件下，无论压力多高都不可能使气体液化。

4、在临界状态下，可能存在超流动特性。

5、在临界状态附近，水及水蒸气有大比定压热容特性。

3. 什么是纯液体饱和蒸汽压它与哪些因素有关

在密闭条件中，在一定温度下，与固体或液体处于相平衡的蒸气所具有的压强称为饱和蒸气压。同一物质在不同温度下有不同的饱和蒸气压，并随着温度的升高而增大。纯溶剂的饱和蒸气压大于溶液的饱和蒸气压；对于同一物质，固态的饱和蒸气压小于液态的饱和蒸气压。

在一定温度下(距离临界温度较远时)，纯液体与其蒸气达平衡时的蒸气压称为该温度下液体的饱和蒸气压，简称为蒸气压。蒸发一摩尔液体所吸收的热量称为该温度下液体的摩尔气化热。

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在30℃时，水的饱和蒸气压为4132.982Pa,乙醇为10532.438Pa。而在100℃时，水的饱和蒸气压增大到101324.72Pa,乙醇为222647.74Pa。饱和蒸气压是液体的一项重要物理性质，液体的沸点、液体混合物的相对挥发度等都与之有关。

当汽相压力的数值达到饱和蒸汽压力的数值时，液相的水分子仍然不断地气化，汽相的水分子也不断地冷凝成液体，只是由于水的气化速度等于水蒸汽的冷凝速度，液体量才没有减少，气体量也没有增加，液体和气体达到动态平衡状态。

当液体的蒸汽压达到外压时，液体即产生沸腾现象，此时的温度即在该外压下该液体的沸点。

以水为例，一个大气压(101.325kPa)下，若水温达到100摄氏度，此时水的蒸汽压正好是一个大气压，水开始沸腾，100摄氏度即是一个大气压下水的沸点。

再如，高海拔地区会出现“水烧开了饭烧不熟”的现象，这种现象的实质是水沸腾时温度远远达不到100摄氏度，继续加热也不会达到。这一现象有助于理解液体蒸汽压的特征3与4。高海拔地区空气稀少，外压低于一个大气压，依据蒸汽压的特征4，水的蒸汽压会降低，但变化很小。

依据蒸汽压的特征3，随温度的升高，水的蒸汽压升高，但相对于高海拔的低外压，水此时不用达到很高的温度就可以达到高海拔的低气压，发生沸腾，造成沸点降低。

这也是高山不能用水煮饭却可以用水蒸饭的原因（煮饭是利用液体水作热源加热，而液体水最高温度仅能达到沸点。蒸饭是利用水蒸气作热源，蒸汽还可以通过加热继续提高温度，达到甚至超过100摄氏度）。