多组分系统与溶液 · 偏摩尔量

偏摩尔体积混合实验台

把乙醇慢慢加入定量的水中。量筒上的液面会提醒你:总体积不是把两种纯液体的体积机械相加。先动手改一改乙醇的量,再看这个“少出来的体积”从哪里来。

量筒读数 · 模型输出

液面没有站上虚线

蓝色液面是模型总体积;红色虚线是“两个纯液体体积简单相加”时的假想读数。

混合后的 V180.0cm³差值 0.0 cm³
水分子示意乙醇分子示意纯物质简单相加

给 10 mol 水加乙醇

拖动滑块;数值和量筒会立即更新。

水的量固定:nA = 10.00 mol。

当前代入

V = 10.00 × 18.000 + 0.00 × 52.000 ≈ 180.0 cm³

乙醇摩尔分数 xB0.000
乙醇偏摩尔体积 V̄B52.0 cm³/mol
纯物质简单相加180.0 cm³
混合体积 − 简单相加0.0 cm³

先看 0 mol 这个起点:没有乙醇时没有“混合”可谈,两种算法当然相同。加入乙醇后,模型中的 V̄B 小于纯乙醇的 58.0 cm³/mol,液面便会低于红虚线。

把“少出的体积”读对

这里的偏摩尔体积不是“单独一杯乙醇的体积”。它问的是:在当前组成、温度和压力下,再往大量混合物中加入一小份乙醇,总体积对乙醇物质的量的响应有多大。

  • 水的偏摩尔体积为 V̄A = 18 − 6xB² cm³/mol,也随组成改变。
  • 乙醇的偏摩尔体积随组成改变;因此同样增加 1 mol 乙醇,在不同组成处对总体积的贡献可以不同。
  • “液面低于简单相加”只是在这个教学模型的设定下说明体积收缩;它不是对真实体系全部温度、压强和组成的实验结论。

模型边界:本页只用给定的广延函数教学假设演示偏摩尔体积与体积收缩的思路,数值不可代替真实水—乙醇体系的实验数据或工程设计数据。

教学示意:两组分均随组成改变的偏摩尔体积来自同一 V(nA,nB),不是水—乙醇实验拟合。图示体积范围 0–430 cm³;刻度随统一体积尺度排列,精确值以数值输出为准。