| 第2节 单元系相图
在单元系统中所研究的对象只有一种纯物质，组元数C=1。根据相律：F=1-P+2=3-P，因为自由数F不能为负值，所以P≤3。所以在单元系统中平衡共存相的数目最多不能超过3个。另外在一个系统中相的数目P不得少于1。若取P=1，则F=2，表明如果把温度和压力这两个独立可变的因素确定下来，系统的状态就可以完全确定。因此，可以用温度和压力作坐标的平面图(p-T图)来表示系统的相图。
1. 水的相图
以水的相图为例（图8-1）。首先在不同温度和压力的条件下测出水-汽、冰-汽和水-冰两相平衡时所对应的温度和压力，将每一个数据都标到以温度和压力为坐标轴的直角坐标系中，然后将那些具有相同意义的数据点连接起来，就绘制出水的相图。
2. 相图分析
由相图的绘制方法可知，相图上的每一个点都对应着系统的某一种状态，因此这些点通常称作状态点。图8-1(a)中有3条线。OA是水与冰两相平衡线，OB是冰与蒸汽两相平衡线，OC是水与蒸汽两相平衡线，它们将整个相图分为3个单相区，即固相区、液相区和气相区。根据相律在3个单相区内，C=1，P=1，F=2。这说明在单相区内无论是温度还是压力都可以在一定范围内作任意的变动，这些变动既不会有相的生成也不会有相的消失。在OA、OB和OC 3条曲线上，C=1，P=2，F=1。这说明单元系统在两相平衡时，温度和压力这两个变数只有一个是独立可变的。一个变数确定之后，另一个变数也就确定了。反映在相图上，只要一个变数（如温度）确定了，那么另一个变数的数值（压力）也就完全可由平衡曲线决定了。一旦偏离两相的平衡曲线，即固定一个而又改变另一个，必然会导致一个相的消失而进入单相区，这样两相平衡也就不复存在了。O点是气、液、固三相的平衡共存点，F=0，即在O点温度和压力两个变数都是不可随意变动的。无论是压力还是温度只要稍有改变就会破坏气、液、固三相的平衡。结果只能导致其中一个或两个平衡相消失，而进入两相区或单相区，三相平衡关系也就不存在了。
如果外界保持一个大气压，根据相律，C=1，P=1，则F=1。系统中只有一个独立可变的变数。因此单元系相图可以只用一个温度轴来表示。图8-1(b)是水在一个大气压下的相图。熔点Tm和沸点Tb均为两相共存点，F=0。故，此处温度不可变动，转变是一恒温过程（结晶潜热正好补偿了热量散失）。可见，在外界影响因素的数目n＝1的情况下，单元系统中平衡相的数目P不能多于2个。
其它物质的单元系相图与水的相图基本相似，只是各自的熔点、沸点等转变点有所不同。
（本节完）
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