气液平衡

在热力学与化学工程学中，气液平衡（英语：vapor–liquid equilibrium；缩写为VLE）描述某一化学物质于气液两相中的分布情形。

热力学表示式

纯物质系统

若液体与气体皆为纯物质，即仅由单一物质所组成而不存在杂质，则两相间的平衡状态可以下列方程表示之：

$P^{liq}=P^{vap}\,$；

$T^{liq}=T^{vap}\,$；且

${\tilde {G}}^{liq}={\tilde {G}}^{vap}$

其中，$P^{vap}\,$及$P^{liq}\,$分别为气液两相的压力；$T^{vap}\,$及$T^{liq}\,$分别为气液两相的温度；而${\tilde {G}}^{vap}$及${\tilde {G}}^{liq}$分别为气液两相的摩尔吉布斯自由能。也就是说，当两相达平衡时，其温度、压力和摩尔吉布斯自由能皆相等。

等价地，热力学上常以逸度的概念来表达气液平衡状态，并可以下列方程表示之：

$f^{\,liq}(T_{s},P_{s})=f^{\,vap}(T_{s},P_{s})$

其中，$f^{\,vap}(T_{s},P_{s})$及$f^{\,liq}(T_{s},P_{s})$分别为在系统温度T_s及压力P_s下的气液两相之逸度。以逸度进行计算是更为方便的，由于液体的逸度近似上是与压力无关的，并经常以“逸度系数”$\phi =f/P\,$（若为理想气体，其值为1）来计算。

多成分系统

于多成分系统中，即气液两相由多种分子所组成，其平衡关系是更为复杂的。对系统中的所有组成物质i，两相间的平衡状态可以下列方程表示之：

$P^{liq}=P^{vap}\,$；

$T^{liq}=T^{vap}\,$；且

${\bar {G}}_{i}^{liq}={\bar {G}}_{i}^{vap}$

其中，T及P为各相的温度及压力，而${\bar {G}}_{i}^{vap}$及${\bar {G}}_{i}^{liq}$分别为各相之偏摩尔吉布斯自由能（亦称为化学势）。偏摩尔吉布斯自由能被定义为：

${\bar {G}}_{i}\ {\stackrel {\mathrm {def} }{=}}\ {\frac {\partial G}{\partial n_{i}}}$

其中，G为外延的吉布斯自由能，而n_i为组成物质i的物量。

参见

• 连续蒸馏
• 多特蒙德数据库
• 芬斯克方程
• 闪蒸
• DECHEMA模型
• 手煮锅

• 范·拉尔方程
• 马尔古莱斯活性度模型
• 渗透汽化
• 过冷
• 过热蒸汽

外部链接

• 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 （页面存档备份，存于互联网档案馆） (Describes the extensive VLE database available from NIST)
• Some VLE data sets and diagrams for mixtures of 30 common components （页面存档备份，存于互联网档案馆）, a small subset of the Dortmund Data Bank
• Where can I get the vapor-liquid phase equilibrium data? （页面存档备份，存于互联网档案馆） 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.