物理化學相律p什麼意思

㈠ 火成岩結構的成因

火成岩是由岩漿結晶形成的，因此它的結構受控於熔體的結晶過程。岩漿在上升侵位過程中及至侵位之後，由於物理化學條件的變化，尤其是溫度的降低或揮發組分的出溶，均會導致結晶作用，最終形成具有一定結構、構造的火成岩。在這一過程中，岩漿可視為一個物理化學體系，它所處的物理化學環境（如溫度、壓力等）和岩漿本身的物理化學性質（岩漿的化學組成、溫度、揮發組分含量及類型等）都會對岩石的礦物組合與岩石結構產生影響。因此，同一種岩漿在不同的物理化學環境下可固結形成礦物組合和結構特徵完全不同的火成岩。本節僅選擇最基本的岩漿結晶的實驗結果來討論火成岩結構的成因。

1.相圖對岩漿結晶和結構成因的解釋

1）相平衡和相律

相律是表示物理化學系統中各相間平衡關系的基本規律，它表示了平衡體系中自由度（f）、相數（P）和獨立組分數（C）之間的關系。用公式表達為：

岩石學

自由度是指體系中的可變因素如溫度、壓力或濃度的數目，這些因素在一定范圍內任意改變，不引起相的改變；獨立組分數是指能足以構成平衡體系中各相所需要的最少組分的數目；相是指任一聚集態內部的物理和化學性質均勻的部分，可以用機械方法將其分開。

式中的「2」指影響體系平衡的外界因素，這里只考慮了環境溫度和壓力。岩漿就位之後，環境壓力固定，如果體系中沒有組分的加入或帶出（封閉體系），則影響體系平衡的外界因素只有溫度，此時相律公式為：

岩石學

用此式可確定岩漿體系平衡結晶最終（f=0時）出現的平衡共生礦物種數（相數）。硅酸鹽岩漿是一多組分體系，但因為其中SiO₂ 和Al₂O₃ 在熔體中共同構成硅氧四面體，MnO、MgO、FeO之間和K₂O與Na₂O之間在化學性質上相似，常呈類質同象方式佔位，TiO₂、P₂O₅等含量低，對體系平衡的影響不大，因此，可作為獨立組分的一般只有SiO₂+Al₂O₃、FeO+MgO+MnO、Na₂O+K₂O和CaO 4種。可形成的常見造岩礦物有石英、鉀長石、斜長石、霞石、白榴石、橄欖石、單斜輝石、斜方輝石、角閃石、黑雲母、白雲母等。據相律公式，同一種岩漿結晶形成的火成岩中，除副礦物外，最終出現的平衡共生的礦物相數應不多於5種。因此，岩漿中各種氧化物含量的差異，決定了最終可形成具不同礦物組合的火成岩石。

常用來分析岩漿結晶過程的實驗主要是一些近似岩漿過程的二組分或三組分體系。實驗中所用的溫度單位是攝氏度（℃），壓力單位在岩石學研究中，用kb 或GPa表示。它們與Pa（1Pa=1N/m²）的關系是：1GPa=10⁹N/m²，1bar=10⁵N/m²，1kb=10⁸ N/m²，1atm=1.01325×10⁵ N/m²，（N為牛頓）。

2）二元共結系

圖3-5是一個Di-An（透輝石-鈣長石）二元共結系相圖，由於該相圖是在恆壓（1MPa）下作出的，因此

岩石學

圖3-5 Di-An相圖

該相圖被兩條液相線（AE、BE）、一條固相線（FG）和一個共結點（E）分為4個區。

對於具有X₁點成分的岩漿，當溫度位於液相線之上時（溫度與成分投點落在液相區），只有單一的液相存在，因P=1，所以f=2，此時溫度和濃度均可在一定范圍內獨立變化而不引起相數的變化（不出現新相，也不消失舊相）。

當溫度下降至液相線時，開始晶出固相，此時出現液相和晶出的固相（透輝石）兩相共存。因 P=2，所以 f=1，即體系中要保持固相和液相的平衡，溫度和濃度中只有一個變數可獨立變化，另一變數只能作相應的變化。如圖中隨著溫度下降至 T_t，晶出的透輝石含量增加，液相中的透輝石濃度相應降低，溫度和濃度沿液相線軌跡向共結點方向變化，因此相圖中的液相線又稱為單變線，此時殘余岩漿的成分變化至 s點，晶體/液體（量比）=。

溫度繼續下降至T_E時，液相組成到達共結點E點，此時因液相中鈣長石濃度增加，開始結晶鈣長石，體系中出現An+Di+液相3個相，P=3、f=0，要維持體系中該三相的平衡共存，溫度和濃度均不能改變，此時體系向環境傳導的熱損失，得到岩漿結晶潛熱（結晶放出的熱）的補充，直至液相完全結晶，體系中只有Di+An兩個固相時，溫度才可繼續下降，最終進入固相區。

自然界輝長岩的成分多數與上述相圖中的共結比相當（X₂，即Di∶An約為58∶42），岩漿冷卻時，結晶路線直達共結點（E），輝石與長石同時結晶，形成兩種礦物自形程度相近的輝長結構；也被稱為共結結構。由石英和鉀長石組成的紋象結構也屬共結結構，成因與輝長結構相似。若成分點為X₁時，An先結晶且自形程度好，冷卻到共結點時輝石結晶，或包裹自形的長石，形成包含結構和輝綠結構；或在快速冷卻時，輝石小顆粒充填於長石的隙間，形成間粒結構。

3）二元固溶體系

二元固溶體系可以較好地解釋環帶結構的成因。斜長石是 An與Ab的二元連續固溶體系（圖3-6），在快速冷卻的不平衡結晶條件下，當X組成的岩漿溫度下降至a時，開始晶出組成b的斜長石（An高），溫度下降至c′時，先晶出的b組成的斜長石來不及與熔體反應達到新的平衡，而直接在其殘余晶體周圍晶出組成為d 的斜長石（An低），這樣可形成具正環帶結構的斜長石。正環帶結構在中長石中最發育，因為在中長石組成范圍內，液相組成與固相組成差異最大，難以達到平衡。另外，環帶結構的斜長石形成於淺成相或火山相的快速冷卻結晶的條件，因此，它的存在具指相意義。在其他一些固溶體礦物中也有類似情況，如鎂橄欖石-鐵橄欖石系，環帶中心富Mg，邊緣富Fe。

圖3-6 An-Ab二元固溶體系

4）Or-Ab 二元固溶體系

分解條紋的成因可用鉀長石-鈉長石系（Or-Ab系）的相圖（圖3-7）來解釋。該相圖可分上下兩部分，上部為具最低熔點的二元連續固溶體系，下部為固溶體分離區。以成分為X（w_Ab29%、w_Or71%）的熔體的平衡結晶過程為例，當溫度下降到達液相線時，開始析出富鉀質的鹼性長石，組成為X₁。隨著溫度下降，液相組成沿液相線移至Y，固相組成不斷調整，由X₁沿固相線移至X₂（約為800℃），這時晶出的鹼性長石成分與原始熔體的成分一致，至熔體相耗盡，結晶結束。溫度進一步下降，進入一種長石的固相區。當溫度下降到達固溶體分離曲線（ab）上的c點時，Or和Ab在低溫下不完全混溶，開始分離為富鉀和富鈉的兩種長石。溫度下降得愈低，分離得愈徹底。到達500℃時，形成組成為b′的富Or的鹼性長石和組成為a′的富Ab的鹼性長石，兩相交生形成條紋長石。最終形成的條紋長石是正條紋還是反條紋，要看以Or為主的鹼性長石與以Ab為主的鹼性長石的量比，X₂ 成分的長石，在500℃時二者的量比是c′a∶bc′，前者多於後者為正條紋長石。

圖3-7 Or-Ab體系相圖及分解條紋的成因

固溶體分離作用能否發生或分離是否徹底，與溫度下降的速度有關。在岩體規模較大或侵入深度較大的中深成相，溫度下降速度緩慢，有充分的時間使固溶體分離作用完成，形成條紋長石。相反，在淺成相侵入岩或一些小規模的岩脈、岩枝中，因溫度降低較快，則不利於固溶體分離作用的進行，一般不出現條紋結構。

與條紋結構成因相似的是輝石中的出溶葉片結構，如在輝長岩的斜方輝石中可見到單斜輝石及鐵質礦物的出溶葉片；單斜輝石中可見到斜方輝石的出溶葉片。

5）二元近結系

圖3-8為Fo-Q二元近結系相圖，可較好地解釋反應邊結構的成因。圖中相當於X、Y組分的岩漿，在溫度下降至液相線時，晶出Fo，溫度下降至T_R。隨著Fo的晶出，液相組成沿液相線變到近結點R，在該點殘余液相富SiO₂，將與先晶出的SiO₂ 不飽和礦物Fo反應生成反應礦物En。如果原始岩漿組成為X，最終將使液相耗盡，形成殘存的Fo與En共生，在Fo周圍就可能形成En的反應邊。如果原始岩漿組成為Y，則Fo將最終耗盡，體系中只有En+液相，溫度繼續下降，隨著En的晶出，液相成分漸變至共結點E，石英（Q）與En共結，最終形成En+Q的礦物組合。如果溫度下降太快，在R點Ol與殘余液相反應不徹底，亦可能在En中保存有Ol的反應殘余，形成反應邊結構。該相圖的另一意義是說明在火成岩中石英與Fo不可能平衡共生，而會反應生成中間礦物En。因此，如果岩石中出現Ol與石英共存，Ol邊緣一般都有輝石的反應邊，是快速冷卻條件下不平衡結晶的結果，這種現象一般僅見於基性火山岩中。

圖3-8 Fo-Q二元近結系相圖

6）過冷度與結晶程度及礦物顆粒大小的關系

岩漿中礦物開始晶出的溫度，往往不是在液相線溫度，而是在低於液相線溫度的過冷狀態下進行的，這有兩方面的原因：

（1）礦物結晶時，離子之間需要進行調整、遷移、組合。但是，由於岩漿粘度較大，離子之間擴散與組合受到阻力，未能在正常結晶溫度下順利析晶，而產生過冷狀態。

（2）結晶開始後，放出結晶潛熱，使剛晶出的晶體重新熔化。因此，晶體的析出需要下降到更低的溫度。

岩漿的液相線溫度（T_A）與岩漿中晶體析出的實際溫度（T_B）的差值稱為過冷度。過冷度的大小，用ΔT表示，ΔT=T_A-T_B，它直接影響著岩漿的結晶能力，即晶體的成核密度和生長速度。成核密度是指單位體積內的晶核數，以「晶核數/cm³」表示。晶體生長速度是指單位時間內晶體粒徑生長的大小，以「cm/s」或「μm/s」表示。如上所述，岩漿中的晶核只有在低於液相線溫度的過冷狀態時才能穩定，並生長成晶體。圖3-9為理想的晶體成核密度及生長速度曲線，當過冷度為ΔT₁時，成核密度低，生長速度高形成數量少個體大的晶體，可以形成偉晶岩或巨晶。若過冷度為ΔT₂時，成核密度和生長速度都較大，往往形成數量和個體中等的半自形粒狀結構、中—細粒結構等。若過冷度為ΔT₃時，則岩石具有成核密度高，但生長速度低的細粒-隱晶質的結構。Swanson（1986）研究了含w（H₂O）3.5%花崗岩的礦物結晶作用，進行了Pl、Af、Q的成核密度、生長速度與過冷度關系的實驗（圖3-10）。結果表明，若ΔT=120℃，Af 成核密度低但生長速度高，從而形成大的晶體；Pl和Q屬中等，顆粒大小為中粒；少量小的石英晶體也同時形成。岩石整體呈現以鹼性長石為斑晶，基質以斜長石、石英為主的似斑狀結構。

圖3-9 理想的成核密度及生長速度曲線

總之，不同的冷卻速率、成核密度、生長速度和冷卻歷史可以造成結晶程度和顆粒大小的差別。通常在一塊礦物顆粒大小不完全一致的樣品中，大的晶體可以形成於長的、緩慢的結晶條件下，也可以形成於在過冷度小、成核密度很小但快速生長的條件。似斑狀結構雖然礦物有大小不同的兩群，但它們為同一階段結晶形成，而斑狀結構的斑晶和基質為兩個階段結晶的產物。

圖3-10 含w（H₂O）3.5%花崗岩的成核密度及生長速度曲線（Swanson，1977）

㈡ 大學物理化學中相律 f=c－∮+2 中的∮是什麼

∮是相的個數；

f是自由度；

C=S-R-R';

S是物種數，R是獨立反應數，R'是濃度限制條件。

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注意事項

1、相律是根據熱力學平衡條件推導而得，因而只能處理真實的熱力學平衡體系，不能預告反應動力學（即反應速度問題）。

2、相律表達式中的「2」是代表外界條件溫度和壓強。如果電場、磁場或重力場對平衡狀態有影響，則相律中的「2」應為「3」、「4」、「5」。如果研究的系統為固態物質，可以忽略壓強的影響，相律中的「2」應為「1」。

3、必須正確判斷獨立組分數、獨立化學反應式、相數以及限制條件數，才能正確應用相律。

㈢ 物理化學，相律怎麼算，求具體過程

第一題
C=S-R-R'=3-1-1=1
F=C-P+n=1-2+1=0
第二題
C=S-R-R'=4-1-1=2
F=C-P+n=2-3+2=1
這種題最重要的就是搞清楚濃度限制數，細節注意n的取值
希望對你有幫助，同是化學人對了點個採納哦

㈣ 相律的公式是怎麼推導出來的

第一、假設一個平衡系統中有C個組分、P個相，對於每一個相來說，溫度、壓力及其相成分（即所含各組分的濃度）可變。確定每個相的成分，需要確定(C-1)個組分濃度，因為C個組分濃度之和為100%。現有P個相，故有P(C-1)個濃度變數。所有描述整個系統的狀態有P(C-1)+2個變數。但這些變數並不是彼此獨立的，由熱力學可知，平衡時每個組分在各相中的化學勢都必須彼此相等。一個化學勢相等的關系式對應一個濃度關系式，應減少一個系統獨立變數。C個組分在P個相中共有C(P-1)個化學勢相等的關系式。

第二、吉布斯（Jsoiah Willard Gibbs,1839-1903年），美國理論物理學家。1875-1878年，先後分兩部分在康涅狄格（州）科學院學報（Trans. Conn. Acad. Sci.）上發表 《關於多相物質的平衡》的文章，共計約400頁，約700多個公式。吉布斯的「相律」對於多相體系是「放置四海而皆準」的具有高度概括性的普適規律。它的重要意義就在於推動了化學熱力學及整個物理化學的發展，也成為相關領域諸如冶金學和地質學等的重要理論工具。

第三、相（phase） 體系內部物理和化學性質完全均勻的部分稱為相。相與相之間在指定條件下有明顯的界面，在界面上宏觀性質的改變是飛躍式的。體系中相的總數稱為相數，用P表示。相律,是研究相平衡的基本規律,表示平衡物系中的自由度數,相數及獨立組分數之間的關系.相與相之間有界面，各相可以用物理或機械方法加以分離，越過界面時性質會發生突變。一個相可以是均勻的，但不一定只含一種物質。

㈤ 相律是什麼

確切的說，這個問題應該由二組分相圖中的T-x圖來解釋，你可以看一下南京大學物理化學第五版上冊P289~P295

㈥ 什麼叫"相"請寫出相律的數學表達式

1,相：就是同一系統中，不同狀態的不同部分，
為了便於理解我用例子說明，鹽和糖混合，里邊鹽是一相，糖是一相

水和油混合，水是一項，油是一項
水和少量鹽混合，只有一相，叫鹽溶液
水和一大堆鹽混合，有兩相，一個叫飽和鹽溶液，一個叫鹽
2，相律，一般地相律表達式為
熱力學平衡條件下，系統的組分數、相數和自由度數之間的關系：
f = C + 2-Φ
式中 Φ ----在所選系統中共存相的數目,再舉個例子
冰點下，冰水混合，有兩相，Φ=2，自由度f=獨立組分數c（就是H2O）=1
意味著冰水混合物的自由度只有1，即溫度確定，壓力就確定，壓力確定，溫度就一定
比如一個大氣壓下（壓力確定），水的冰點（冰水混合物共存的點）就是零度。自由度為0的時候，代表該狀態下溫度，壓力都確定，誰都不能改變（比如水的三相點）
3，要注意的
要注意的就是式中那個「2」，那個2是指溫度和壓力，但是在某些特別情況下可能是1（比如題設壓力是一定的），有些情況下可能是3或更多（比如電場強度或其他自由變數也會影響相平衡時）

㈦ 物理化學中 相律表達式F=C-P+2 C=S-R-R' R與R具體'怎麼看

R' 與R分別是濃度限制與反應式個數

㈧ 物理化學自由度數怎麼算

相律的公式為：F= C - P + n

F為自由度。只能為0或正整數。最小也就是取到0。

P為相的數目。（相，是指物理性質和化學性質完全相同的均勻部分。相與相之間有界面叫相界面）

n為能夠影響系統平衡狀態的外界因素的個數，如溫度、壓力、磁場、電場、重力場、滲透壓等等。

由於一般情況下，我們只考慮溫度和壓力，所以一般情況下，相律寫成

F= C - P +2。

C代表的是獨立的組分數。

C= S - R - R』

S為系統中存在的物質的種類的數目，簡稱物種數。

R為獨立存在的平衡反應的個數。

R』 為濃度的限制條件。

(8)物理化學相律p什麼意思擴展閱讀

1、 相律是根據熱力學平衡條件推導而得，因而只能處理真實的熱力學平衡體系，不能預告反應動力學（即反應速度問題）。

2、相律表達式中的「2」是代表外界條件溫度和壓強。如果電場、磁場或重力場對平衡狀態有影響，則相律中的「2」應為「3」、「4」、「5」。如果研究的系統為固態物質，可以忽略壓強的影響，相律中的「2」應為「1」。

3、必須正確判斷獨立組分數、獨立化學反應式、相數以及限制條件數，才能正確應用相律。

4、只表示系統中組分和相的數目，不能指明組分和相的類型和含量。

5、自由度只取「0」以上的正值。如果出現負值，則說明系統可能處於非平衡態。

㈨ 物理化學中"相"是什麼

物理化學中相（phase） 指的是體系內部物理和化學性質完全均勻的部分稱為相。相與相之間在指定條件下有明顯的界面，在界面上宏觀性質的改變是飛躍式的。體系中相的總數稱為相數，用P表示。

相關概念：
1、相律，是研究相平衡的基本規律，表示平衡物系中的自由度數，相數及獨立組分數之間的關系。
（1）相與相之間有界面，各相可以用物理或機械方法加以分離，越過界面時性質會發生突變。
（2） 一個相可以是均勻的，但不一定只含一種物質。
體系的相數P∶
氣體：一般是一個相，如空氣組分復雜。
液體：視其混溶程度而定，可有1、2、3…個相。
固體：有幾種物質就有幾個相，如水泥生料。但如果是固溶體時為一個相。
固溶體：固態合金中，在一種元素的晶格結構中包含有其它元素的合金相稱為固溶體。在固溶體晶格上各組分的化學質點隨機分布均勻，其物理性質和化學性質符合相均勻性的要求，因而幾個物質間形成的固溶體是一個相。
2、相平衡體系∶在宏觀上沒有任何物質從一相轉移到另一相的體系。