汽液平衡

汽相与液相间的相平衡

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。

内容简介

气液平衡（vapour-liquid equilibrium）vapour-liquid equilibrium又称汽液平衡。是由n个组分的混合物构成一个封闭系统，并有气-液两相共存，一定的温度和压力下，两相达到平衡时，各组分在汽液两相中的化学位趋于相等。或运用逸度更为方便:在混合物中i组分在气相和液相中的逸度相等，称气液平衡。

表示方法

从相律来看，对二组分体系，当压力恒定时，在气、液二相共存区域中，自由度等于1，若温度一定，气、液二相成分也就确定。气相组成与液相组成之间必然存在着固定的关系。即：气液平衡关系。平衡溶解度曲线或者数学关系式（亨利定律）便是反映这一气液平衡关系的方法。

平衡溶解度曲线：在一定条件下，溶解达到相平衡时，反映溶质组分在气相中浓度与液相中浓度的关系曲线。

亨利定律：稀溶液范围内，溶解度曲线通常地近似为一直线。亨利定律就是描述溶质组分在互呈平衡的气相、液相中浓度关系的数学关系式。

在稀溶液中挥发性溶质的实验中，实验表明，只有当气体在液体中的溶解度不很高时该定律才是正确的，此时的气体实际上是稀溶液中的挥发性溶质，气体压力则是溶质的蒸气压。所以亨利定律还可表述为：在一定温度下，稀薄溶液中溶质的蒸气分压与溶液浓度成正比。

一般来说，气体在溶剂中的溶解度很小，所形成的溶液属于稀溶液范围。气体B在溶剂A中溶液的组成无论是由B的摩尔分数xB，质量摩尔浓度bB，浓度cB等表示时，均与气体溶质B的压力近似成正比。用公式表示时亨利定律可以有多种形式。如：

PB=Kx,B·xB

PB=Kb,B·bB

PB=Kc,B·cB

式中pB是稀薄溶液中溶质的蒸气分压；xB是溶质的物质的量分数； k为亨利常数，其值与温度，溶质和溶剂的本性有关，亨利系数基本不受压力影响。由于亨利定律中溶液组成标度的不同，亨利系数的单位不同，一定温度下同一溶质在同一溶剂中的数值也不一样，上式中的xB(溶质B的摩尔分数)、bB(质量摩尔浓度)或cB(物质的量浓度)等表示时k值将随之变化。Kx，Kb，Kc的单位分别为Pa，Pa·mol^-1·kg，Pa·mo^l-1·dm^3 。

只有溶质在气相中和液相中的分子状态相同时，亨利定律才能适用。若溶质分子在溶液中有离解、缔合等，则上式中的xB(或mB、cB等)应是指与气相中分子状态相同的那一部分的含量；在总压力不大时，若多种气体同时溶于同一个液体中，亨利定律可分别适用于其中的任一种气体；一般来说，溶液越稀，亨利定律愈准确，在xB→0时溶质能严格服从定律。

平衡状态

在恒定的温度和压力下，气，液两相发生接触后，吸收质由气相向液相转移，随液体中吸收质浓度的逐渐增高，吸收速率逐渐减小，解吸速率逐渐增大。经过相当长的时间接触后，吸收速率与解吸速率相等，即吸收质在气相中的分压及在液相中的浓度不再发生变化，此时气，液两相达到平衡状态，简称相平衡。

条件

1、液相中各组分的蒸汽压必须等于气相中同组分的分压，否则，各组分在单位时间内气化的分子数和冷凝的分子数就相等;

2、液相的温度必须等于气相的温度，否则，两相间会发生热交换，当任一相的温度升高或降低时，势必引起各组分量的变化。这就说明在一定温度下，气液两相平衡状态时，气液两相中的同一组分的摩尔分数比恒定

气液两相平衡时，两相温度相等，此温度对气相来说，代表露点温度;对液相来说，代表泡点温度。气液平衡是两相传质的极限状态。气液两相不平衡到平衡的原理，是汽化和冷凝，吸收和解吸过程的基础。例如，蒸馏的最基本过程，就是气液两相充分接触，通过两相组分浓度差和温度差进行传质传热，使系统趋近于动平衡。这样，经过塔板多几接触，就能达到混合物组分的最大限度分离

举例

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。

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