氣液平衡

在熱力學與化學工程學中，氣液平衡（英語：vapor–liquid equilibrium；縮寫為VLE）描述某一化學物質於氣液兩相中的分布情形。

熱力學表示式

純物質系統

若液體與氣體皆為純物質，即僅由單一物質所組成而不存在雜質，則兩相間的平衡狀態可以下列方程式表示之：

$P^{liq}=P^{vap}\,$；

$T^{liq}=T^{vap}\,$；且

${\tilde {G}}^{liq}={\tilde {G}}^{vap}$

其中，$P^{vap}\,$及$P^{liq}\,$分別為氣液兩相的壓力；$T^{vap}\,$及$T^{liq}\,$分別為氣液兩相的溫度；而${\tilde {G}}^{vap}$及${\tilde {G}}^{liq}$分別為氣液兩相的莫耳吉布斯自由能。也就是說，當兩相達平衡時，其溫度、壓力和莫耳吉布斯自由能皆相等。

等價地，熱力學上常以逸度的概念來表達氣液平衡狀態，並可以下列方程式表示之：

$f^{\,liq}(T_{s},P_{s})=f^{\,vap}(T_{s},P_{s})$

其中，$f^{\,vap}(T_{s},P_{s})$及$f^{\,liq}(T_{s},P_{s})$分別為在系統溫度T_s及壓力P_s下的氣液兩相之逸度。以逸度進行計算是更為方便的，由於液體的逸度近似上是與壓力無關的，並經常以「逸度係數」$\phi =f/P\,$（若為理想氣體，其值為1）來計算。

多成分系統

於多成分系統中，即氣液兩相由多種分子所組成，其平衡關係是更為複雜的。對系統中的所有組成物質i，兩相間的平衡狀態可以下列方程式表示之：

$P^{liq}=P^{vap}\,$；

$T^{liq}=T^{vap}\,$；且

${\bar {G}}_{i}^{liq}={\bar {G}}_{i}^{vap}$

其中，T及P為各相的溫度及壓力，而${\bar {G}}_{i}^{vap}$及${\bar {G}}_{i}^{liq}$分別為各相之偏莫耳吉布斯自由能（亦稱為化學勢）。偏莫耳吉布斯自由能被定義為：

${\bar {G}}_{i}\ {\stackrel {\mathrm {def} }{=}}\ {\frac {\partial G}{\partial n_{i}}}$

其中，G為外延的吉布斯自由能，而n_i為組成物質i的物量。

參見

• 連續蒸餾
• 多特蒙德資料庫
• 芬斯克方程式
• 閃蒸
• DECHEMA模型
• 手煮鍋

• 范·拉爾方程式
• 馬爾古萊斯活性度模型
• 滲透汽化
• 過冷
• 過熱蒸汽

外部連結

• Distillation Principals by Ming T. Tham, University of Newcastle upon Tyne (scroll down to Relative Volatility)
• Introduction to Distillation: Vapor Liquid Equilibria
• VLE Thermodynamics (Chemical Engineering Dept., Prof. Richard Rowley, Brigham Young University)
• NIST Standard Reference Database 103b （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） (Describes the extensive VLE database available from NIST)
• Some VLE data sets and diagrams for mixtures of 30 common components （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, a small subset of the Dortmund Data Bank
• Where can I get the vapor-liquid phase equilibrium data? （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） Reference to the various phase equilibrium data sources
• George Schlowsky, Alan Erickson, and Thomas A. Schafer, Modular Process Systems, Inc., Operations & Maintenance - Generating your own VLE Data, Chemical Engineering, March 1995, McGraw-Hill, Inc.