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[拼音]:zhengqiya fangcheng

[英文]:vapor pressure equation

純物質的飽和蒸氣壓與溫度間的函式關係式。在一定溫度下,液態和固態的純物質都有相應的飽和蒸氣壓。當溫度升高時,飽和蒸氣壓大體呈指數關係上升。採用僅含少量引數的蒸氣壓方程關聯飽和蒸氣壓與溫度資料,可以概括大量實驗資訊。這樣便於資料的收集、貯存和取用。飽和蒸氣壓是重要的化工基礎資料,常用於標準態逸度、蒸發熱、昇華熱(見熱化學資料)及相平衡關聯等方面的計算。

早期的蒸氣壓方程有1794年提出的普羅尼方程:

1841年提出的雷德方程:

兩者都是經驗方程。以上兩式中 p°為飽和蒸氣壓;t為攝氏溫度;A、B、C、α、β和γ 均為方程引數。1834年,法國化學家B.-P.-┵.克拉珀龍分析了包含汽液平衡的卡諾迴圈後,提出飽和蒸氣壓的理論方程。1850年德國化學家R.克勞修斯為此方程作了嚴格的熱力學推導,並把它推廣到其他相平衡系統。此方程後來稱為克勞修斯-克拉珀龍方程,其表示式為:

式中p為相平衡時的壓力,ΔH為相變熱,ΔV為相變時的體積變化,T為絕對溫度。

在用於汽液或汽固相變化時,對ΔH/ΔV 作不同的簡化,可以得到不同的蒸氣壓方程,常用的有:

(1)克拉珀龍方程由克拉珀龍提出:

lnp°=A-B/T

式中A和B為特徵引數。這是最簡單的蒸氣壓方程,適用於溫度遠低於臨界溫度的場合;但在用於正常沸點(101.325kPa下的沸點)以下時,計算值通常偏高,且一般不適用於締合液體 (如醇類)。將此方程用臨界溫度Tc(此時飽和蒸氣壓為臨界壓力pc) 和正常沸點Tb(此時飽和蒸氣壓為101.325kPa)消去A和B,可得到普遍化蒸氣壓方程:

式中p嬼=p°/pc;Tr=T/Tc;p

=101.325/pc;T

=Tb/Tc(見對應態原理)。為了提高計算準確度,可引入第三引數偏心因子ω,得:

lnp嬼=f[0](Tr)+ωf[1](Tr)

式中f[0]和f[1]為Tr的普適函式。在Tb到Tc範圍內,該式誤差通常在1%~2%之內;在溫度低於Tb時,計算值可能偏低百分之幾。

(2)安託因方程由C.安託因提出:

式中A、B和C均為特徵引數,又稱安託因常數。許多物質的安託因常數列於物性手冊中,適用的溫度範圍相當於飽和蒸氣壓範圍為1.5~200kPa,一般不宜外推。

蒸氣壓方程中,蒸氣壓僅是溫度的單變數函式,因而只適用於不存在表面張力、流體靜壓力、重力和電磁場等的影響時。一般在化工計算中,上述影響可不考慮。但當液體表面曲率不容忽略時(如蒸氣冷凝形成液滴時),就要考慮表面張力的影響。當流體靜壓力較大時(如液麵有高壓惰性氣體作用時),也要考慮壓力的影響。