题目
水的相图如右。叙述点K代表的物系在等温降压过程中的状态、相数及自由度数的变化。
水的相图如右。
叙述点K代表的物系在等温降压过程中的状态、
相数及自由度数的变化。
题目解答
答案
如图所示作一条辅助线
K点:液相,
=1,f=C-
+1=2
a点:固、液两相平衡,
=2,f=1
b点:固相,
=1,f=2
c点:固、气两相平衡,
=2,f=1
d点:气相,
=1,f=2
解析
考查要点:本题主要考查对水的相图的理解,包括相数($\pi$)、自由度数($f$)的判断,以及等温降压过程中的相变规律。
解题核心思路:
- 确定各点所在相区:根据相图判断点K及后续点所在的区域(单相区或两相平衡区)。
- 应用相律:利用相律公式 $f = C - \pi + 2$($C=1$为纯物质)计算自由度数。
- 分析过程变化:沿等温线降压,观察相数和自由度数的变化。
破题关键:
- 相图特征:水的相图包含固、液、气三相,三相点为唯一三相共存点,其他区域为单相或两相共存。
- 等温线特性:等温降压时,若温度低于临界温度,可能依次经过液相区→液气共存区→气相区;若温度较低,可能经过固液共存区→固相区→固气共存区。
点K及等温降压过程分析
- 点K:位于液相区,单相存在,$\pi=1$,自由度数 $f = 1 - 1 + 2 = 2$。
- 等温降压路径:沿等温线从K点降压,依次经过以下关键点:
- a点:固液两相平衡区,$\pi=2$,$f = 1 - 2 + 2 = 1$。
- b点:固相区,$\pi=1$,$f = 1 - 1 + 2 = 2$。
- c点:固气两相平衡区,$\pi=2$,$f = 1 - 2 + 2 = 1$。
- d点:气相区,$\pi=1$,$f = 1 - 1 + 2 = 2$。
关键结论
- 单相区:$\pi=1$,$f=2$(可任意调节压力)。
- 两相平衡区:$\pi=2$,$f=1$(压力由相平衡关系决定)。