问答题 试在p-T图(相图)上表示出水的相变曲线,并说明两相区的基本特征。
【正确答案】对于两相共存的纯物质,F=C-P+2=1,只要一个独立变量(温度或压力)给定之后,两个共存的独立相的平衡状态就完全确定了,系统也达到了相平衡。但是,系统是由两个独立相所组成的两相混合物,在相同的饱和状态下,可以有许多种不同的配比关系,它们都满足吉布斯相律。因此,要确定系统的状态,必须再给出另一个独立变量,可以是其中任一个相的成分或者是混合物的比容。这样,确定两相共存纯物质平衡状态的独立变量数,仍然需要两个,符合状态公理。
   热力学中共有三个两相曲面,分别代表汽一液、液一固及固一汽等两相区。两相区的主要特征是,其中的定压线就是定温线。因此,相变过程线都是与v轴相平行的直线;两相曲面都是与p-T平面相垂直的曲面。曲面的曲率取决于饱和温度与饱和压力的一一对应关系。由于固体与液体的不可压缩性,液一固两相曲面接近平面。相变过程中,两个独立相的饱和状态都没有发生变化,仅是混合物的比容在连续地发生变化,这是由于成分的变化所引起的。
【答案解析】