De nombreux procédés en génie chimique ne font pas intervenir une seule phase, mais une combinaison de deux liquides non miscibles, ou un flux contenant à la fois un liquide léger et un liquide lourd. Il est très important de reconnaître et d'être capable de calculer la variable ajustable quand ces phases sont en équilibre l'une avec l'autre, et quelle quantité se trouve dans chaque phase. Cette connaissance sera particulièrement utile lors de l'étude des processus de séparation, dans lesquels le soluté est réparti entre les deux phases en fonction de sa solubilité dans chacune. Les données précises sur l'équilibre liquide-liquide sont nécessaires pour la conception des procédés d'extraction.
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