饱和流体

在热力学与化学工程学中，气液平衡（英语：vapor–liquid equilibrium；缩写为VLE）描述某一化学物质于气液两相中的分布情形。若液体与气体皆为纯物质，即仅由单一物质所组成而不存在杂质，则两相间的平衡状态可以下列方程表示之：其中， P v a p {displaystyle P^{vap},} 及 P l i q {displaystyle P^{liq},} 分别为气液两相的压力； T v a p {displaystyle T^{vap},} 及 T l i q {displaystyle T^{liq},} 分别为气液两相的温度；而 G ~ v a p {displaystyle {tilde {G}}^{vap}} 及 G ~ l i q {displaystyle {tilde {G}}^{liq}} 分别为气液两相的莫耳吉布斯自由能。也就是说，当两相达平衡时，其温度、压力和吉布斯自由能皆相等。等价地，热力学上常以逸度的概念来表达气液平衡状态，并可以下列方程表示之：其中， f v a p ( T s , P s ) {displaystyle f^{,vap}(T_{s},P_{s})} 及 f l i q ( T s , P s ) {displaystyle f^{,liq}(T_{s},P_{s})} 分别为在系统温度.mw-parser-output .serif{font-family:Times,serif}Ts及压力Ps下的气液两相之逸度。以逸度进行计算是更为方便的，由于液体的逸度近似上是与压力无关的，并经常以“逸度系数” ϕ = f / P {displaystyle phi =f/P,} （若为理想气体，其值为1）来计算。于多成分系统中，即气液两相由多种分子所组成，其平衡关系是更为复杂的。对系统中的所有组成物质i，两相间的平衡状态可以下列方程表示之：其中，T及P为各相的温度及压力，而 G ¯ i v a p {displaystyle {bar {G}}_{i}^{vap}} 及 G ¯ i l i q {displaystyle {bar {G}}_{i}^{liq}} 分别为各相之偏莫耳吉布斯自由能（亦称为化学势）。偏莫耳吉布斯自由能被定义为：其中，G为外延的吉布斯自由能，而ni为组成物质i的物量。