题目
在水的相图中,三根实线的交点O系统(2分)A. 相数Phi=3B. 组分数K=1C. 自由度数f=0D. 自由度数f=1
在水的相图中,三根实线的交点O系统(2分)
A. 相数$\Phi=3$
B. 组分数$K=1$
C. 自由度数$f=0$
D. 自由度数$f=1$
题目解答
答案
C. 自由度数$f=0$
解析
本题考查相图中三相点的性质及吉布斯相律的应用。关键点在于:
- 三相点是固态、液态、气态三相共存的平衡点;
- 吉布斯相律公式:自由度数 $f = K - \Phi + 2$,其中 $K$ 为组分数,$\Phi$ 为相数;
- 对于纯水系统,组分数 $K=1$,三相点处相数 $\Phi=3$,代入公式可得自由度数 $f=0$。
关键步骤分析
-
确定相数 $\Phi$
三相点是固态、液态、气态三相共存的平衡点,因此 $\Phi = 3$。 -
确定组分数 $K$
水的相图描述的是纯物质系统,独立组分只有水,故 $K = 1$。 -
应用吉布斯相律
代入公式 $f = K - \Phi + 2$:
$f = 1 - 3 + 2 = 0$
因此,自由度数 $f=0$,此时系统的温度和压力被唯一确定,无法独立变化。
选项辨析
- A. 相数 $\Phi=3$:正确,但题目要求选择自由度数,非考查重点。
- B. 组分数 $K=1$:正确,但非题目答案。
- C. 自由度数 $f=0$:正确,符合相律计算结果。
- D. 自由度数 $f=1$:错误,混淆了不同相点的自由度。