相平衡与相图

4. H - T相图

借助适当的热量器和能量储存器, 我们可以测量纯物质如冰的蒸发和融化所需的热量。图2显示了一摩尔冰的实验数据。当固体吸热时，温度在达到熔点（Tf）前沿“a”线上升。熔解过程中，每摩尔冰所吸收的热用“b”线的长度或△HF表示。沸腾过程中，在沸点时，蒸发每摩尔水所吸收的热用“d”线表示。“a”线斜率的倒数（dH/dT），是一摩尔物质每升高1摄氏度所需要的热量（在定压下）。（dH/dT） 是材料的摩尔热容, 以“Cp”表示。“a”线斜率的倒数是Cp（固体），“c”和“e”线斜率的倒数分别是Cp（液体）和Cp（蒸汽）。

图2 纯H2O的H-T 图表。 (未按比例作图)。

从热力学的观点出发，认识到图2表示在加热时系统的能量变化，这很重要的。实际的测量值表明在熔点处每摩尔物质吸收5.98 kJ能量（熔解潜热），在沸点处吸收40.5 kJ能量（蒸发潜热）。 熔解潜热和蒸发潜热是所有纯净物质的独特特性。如Fe，Co，Ti和它们的同素异形体（在不同温度下表现不同的结构），当它们由一种固体形态改变为另一种固体形态时，也表现为潜热的改变。

5. 能量变化

当材料体系从环境中吸收热量时（如前面所讲），体系的能量改变。 同样地，如果系统对周围环境做功，它的能量也会改变。系统的能量改变(ΔE)应该是系统吸收的热(Q)和对环境所做的功(W)的差。因此能量的改变可以表达成：

ΔE = Q – W [4]

如果系统释放一定的热量，Q就是负值，如果系统对外界做功W为正值。Q和W决定于反应的过程，而ΔE不是。上面的关系式是热力学第一定律的一种表达，表明当系统能量