氣液平衡
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在熱力學與化學工程學中,氣液平衡(英語:vapor–liquid equilibrium;縮寫為VLE)描述某一化學物質於氣液兩相中的分布情形。
熱力學表示式
純物質系統
若液體與氣體皆為純物質,即僅由單一物質所組成而不存在雜質,則兩相間的平衡狀態可以下列方程式表示之:
- ;
- ;且
其中,及分別為氣液兩相的壓力;及分別為氣液兩相的溫度;而及分別為氣液兩相的莫耳吉布斯自由能[1]。也就是說,當兩相達平衡時,其溫度、壓力和莫耳吉布斯自由能皆相等。
等價地,熱力學上常以逸度的概念來表達氣液平衡狀態,並可以下列方程式表示之:
其中,及分別為在系統溫度Ts及壓力Ps下的氣液兩相之逸度[2]。以逸度進行計算是更為方便的,由於液體的逸度近似上是與壓力無關的[3],並經常以「逸度係數」(若為理想氣體,其值為1)來計算。
多成分系統
於多成分系統中,即氣液兩相由多種分子所組成,其平衡關係是更為複雜的。對系統中的所有組成物質i,兩相間的平衡狀態可以下列方程式表示之:
- ;
- ;且
其中,T及P為各相的溫度及壓力,而及分別為各相之偏莫耳吉布斯自由能(亦稱為化學勢)。偏莫耳吉布斯自由能被定義為:
參見
外部連結
- Distillation Principals by Ming T. Tham, University of Newcastle upon Tyne (scroll down to Relative Volatility)
- Introduction to Distillation: Vapor Liquid Equilibria
- VLE Thermodynamics (Chemical Engineering Dept., Prof. Richard Rowley, Brigham Young University)
- NIST Standard Reference Database 103b (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館) (Describes the extensive VLE database available from NIST)
- Some VLE data sets and diagrams for mixtures of 30 common components (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館), a small subset of the Dortmund Data Bank
- Where can I get the vapor-liquid phase equilibrium data? (頁面存檔備份,存於網際網路檔案館) Reference to the various phase equilibrium data sources
- George Schlowsky, Alan Erickson, and Thomas A. Schafer, Modular Process Systems, Inc., Operations & Maintenance - Generating your own VLE Data, Chemical Engineering, March 1995, McGraw-Hill, Inc.
參考文獻
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