气液平衡

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，${\displaystyle P^{vap}}$及${\displaystyle P^{liq}}$分别为气液两相的压力；${\displaystyle T^{vap}}$及${\displaystyle T^{liq}}$分别为气液两相的温度；而${\displaystyle {\stackrel{~<!--\; ~\; -->}{G}}^{vap}}$及${\displaystyle {\stackrel{~<!--\; ~\; -->}{G}}^{liq}}$分别为气液两相的摩尔吉布斯自由能。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，${\displaystyle f^{vap}(T_s,P_s)}$及${\displaystyle f^{liq}(T_s,P_s)}$分别为在系统温度T_s及压力P_s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”${\displaystyle \mathrm{\varphi <!--\; \varphi \; -->}=f/P}$（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${\displaystyle {\stackrel{¯<!--\; ¯\; -->}{G}}_i^{vap}}$及${\displaystyle {\stackrel{¯<!--\; ¯\; -->}{G}}_i^{liq}}$分别为各相之偏摩尔吉布斯自由能（亦称为化学势）。偏摩尔吉布斯自由能被定义为：

其中，G为外延的吉布斯自由能，而n_i为组成物质i的物量。