气液平衡

在热力学和化学工程中，气液平衡 (VLE) 描述了化学物质在气相和液相之间的分布。

蒸气与其液体接触时的浓度，尤其是处于平衡状态时，通常用蒸气压表示，如果存在任何其他气体，则蒸气压将是分压（总气体压力的一部分） 汽。 液体的平衡蒸气压通常强烈依赖于温度。 在气液平衡时，具有特定浓度的单个成分的液体将具有平衡蒸气，其中蒸气成分的浓度或分压具有取决于所有液体成分浓度和温度的特定值。 反之亦然：如果具有特定浓度或分压的组分的蒸汽与其液体处于汽液平衡，则液体中的组分浓度将取决于蒸汽浓度和温度。 各组分在液相中的平衡浓度往往与其在气相中的浓度（或蒸气压）不同，但有一定的关系。 VLE浓度数据可以通过实验确定或借助拉乌尔定律、道尔顿定律和亨利定律等理论来近似确定。

这种汽液平衡信息可用于设计蒸馏塔，尤其是分馏塔，这是化学工程师的一个特殊专长。 蒸馏是一种通过沸腾（汽化）然后冷凝来分离或部分分离混合物中组分的过程。 蒸馏利用了液相和气相中组分浓度的差异。

在包含两种或多种成分的混合物中，每种成分的浓度通常以摩尔分数表示。 特定相（气相或液相）中混合物的给定组分的摩尔分数是该相中该组分的摩尔数除以该相中所有组分的总摩尔数。

二元混合物是具有两种成分的混合物。 三组分混合物称为三元混合物。 对于包含更多组分的混合物，可能会有 VLE 数据，但此类数据通常很难以图形方式显示。 VLE 数据是总压力的函数，例如 1 atm 或过程进行时的压力。

当达到一定温度时，液体组分的平衡蒸气压之和等于系统的总压力（否则更小），然后从液体中产生的蒸气泡开始置换维持该系统的气体 总压力，据说混合物沸腾了。 该温度称为给定压力下液体混合物的沸点。 （假设通过调整系统的总体积以适应伴随沸腾的特定体积变化，总压力保持稳定。）总压力为 1 atm 时的沸点称为液体混合物的正常沸点 .

热力学领域描述了汽液平衡何时可能及其性质。 大部分分析取决于蒸汽和液体是否由单一成分组成，或者它们是否为混合物。

如果液体和蒸汽是纯净的，因为它们仅由一种分子成分组成且不含杂质，

换句话说，当两相处于平衡状态时，它们的温度、压力和摩尔吉布斯自由能是相同的。

一种等效的、更常用的表达纯系统中气液平衡条件的方法是使用逸度的概念。