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在上次课

我们学习了纯物质热力学性质的计算

我们研究了流体

固体物质的热力学性质

对于化学工程而言

我们往往接触的是混合物

要么我们需要将不同的物质进行混合

以期得到更好的材料性质

要么我们将混合物中

不同组分进行分离

以获得最高的目标产物的收率

和最低的能量消耗

此外

对于所有的

与化学反应相关的热力学过程

也就是说

存在着物质转化的过程中

均涉及混合物

混合物的性质

不仅仅是将纯物质性质简单加合

而是会产生许多没有的新的性质

在这一章

我们将系统的学习混合物的

热力学性质

混合物

也就是说含有多个组分形成的物质

相对于纯物质而言

我们有热力学的性质摩尔量

比如说

摩尔内能

摩尔熵

摩尔焓等等

而对于混合物

特定的组分i

我们则会引入

组分i的偏摩尔量

在介绍偏摩尔量的定义之后

我们会给出

偏摩尔量的各个性质

尤其是偏摩尔量之间的

热力学关系式

以及组分i

热力学性质的偏摩尔量Bi

与系统摩尔性质B

和组成之间的关系

在同一相中

也就是均一简单系统中

我们会给出不同组分

偏摩尔性质之间的关系

这就是混合物偏摩尔性质之间的

吉布斯-杜亥姆关系式

或者称之为混合物的

吉布斯杜亥姆方程

在上述概念和关系式的描述过程中

我们并没有指出

是哪种类型的混合物

因此这些概念和性质

对任何混合物都是成立的

是普遍化的混合物的性质

在学习了这些内容之后

我们将关注点放在了气体混合物

我们首先回顾了

理想气体混合物

重点讨论了

理想气体化学势

与压力之间的关系

并且提出了以等温

低压

理想纯气体i为参考态

模仿理想气体混合物

我们建立了实际气体混合物

从而给出了混合物计算过程中

重要的概念

逸度和逸度系数

然后细致讨论了

逸度和压力

温度之间的关系

最后

最后
我们以通过气体状态方程

求解实际气体组分i

逸度系数为例

给出了逸度

与气体状态方程之间的关系

我们考虑了一种

特殊状态的气体混合物

也就是不同气体分子之间

可以当成理想气体来处理

但是

组成气体的

各个组分自身的非理想性

不能忽略

这样就得到了气体的

路易斯-伦达尔规则

这种气体混合物

也被称之为气体溶液

进而我们将关注点

从气体过渡到液体

借助路易斯-伦达尔规则

我们构建了理想溶液

也就是理想液体混合物

这个混合物

与理想气体的混合物是显著不同的

进而

我们定义出了非理想溶液

给出了活度和活度系数

也讨论了

在选定的参考态条件下

活度系数和逸度之间的关系

为了避免参考态

对理论公式推导的影响

我们引入了溶液中重要的函数

超额函数

构建出活度系数

和超额吉布斯自由能之间的关系

我们希望

将混合物中不同组分逸度

活度

活度系数之间的关系找到

因此借助混合物的

吉布斯杜亥姆方程

推导了逸度和活度的

吉布斯杜亥姆方程

在前面的讨论中

我们反复强调了参考态

那么参考态

对于混合物热力学的研究

会产生什么样的影响呢

因此我会花一点儿时间

来讨论参考态的问题

给出两种参考态

纯液体和以无限稀释溶液

前者对应着理想溶液

符合路易斯伦达尔规则

而后者所对应的理想溶液

则符合亨利定律

在混合过程和分离过程中

伴随着能量的变化

这就需要给出这些过程

所能够获得的最大功

或者消耗的最小功

这就涉及了混合和分离过程

可逆功计算的问题

我们最后会花一点儿时间

来讨论一下

以上就是本章需要掌握

全部内容

本质上这一章

是前面基础理论知识

在混合物中的应用

由于理论性较强

而且应用广泛

需要大家好好的理解和掌握