相平衡与相图

一些水分子有足够能量克服表面水分子吸引力，进入气相。如果向开口容器中的液体不断提供热量，就重新补充高能的分子（离开液相），温度保持不变—否则，随着高能分子的减少，系统的温度会降低。在沸点“蒸发”一摩尔液体分子所需要的总热量称为该液体的摩尔汽化热，以ΔHV表示。同样的，熔解一摩尔固体所需要的热量（破坏固相中存在的键所需要的热量）叫做熔解热（潜热）（ΔHV）。

假想一个封闭容器，装有液体并且液面上方有部分空间。同时，设想一部分高能量的液态分子会离开液相，在液体上方形成“气相”。因为气体分子在气相中积聚（在固定温度下），不可避免地一些分子因为相互碰撞而重新回到液相中，这样出现蒸发速率等于凝固速率的情形—也就是说，存在一个液相和气相间的动态平衡。此时气相中的压强称为平衡蒸汽压，通常来说，固体的平衡蒸汽压比液体的平衡压小得多。

很显然，对于任意给定的材料，了解在什么条件下（压强，温度）下，固态，液态，气态，哪一种状态是稳定的，这是非常必要的。同样，也有必要了解在什么条件下固液可共存。这些条件在平衡相图中表示出来，平衡相图可以由实验测得。

2. 一元相图

图1给出了水以固态，液态和气态存在时的温度和压强。图中曲线给出了在平衡状态下两相共存点。在Tt点，在平衡状态下，气态，液态和固态共存。相图其他区域 (相域)内，只存在一相。尽管这种图象描绘了相域的边界, 但它并没有给出相的数量关系。

图 1 水的压强/温度相图。 ( 没有按刻度作图)