фазови равновесия

Начало | За нас | обратна връзка

Хетерогенните равновесие, свързани с преминаването на вещество от една фаза към друга, без промяна на химическия състав, наречена фаза.

Те включват равновесие в процеса на изпаряване на топене, кондензация и т.н. Фаза на равновесие като химически, характеризиращ се с минималната стойност на енергийната система Gibbs (DG 0 Т = 0) и равенството на скорости напред и назад процеси. Така, разликата в система "вода - лед" H 2 O (д). Û Н2 О (Cr.) Се характеризира с равенство на скоростите на лед топене и кристализация вода.

Равновесие в хетерогенни системи зависи от налягането, температурата и концентрацията на компонентите в системата. За фаза равновесие, както и за химическо равновесие, принцип Льо Шателие е валиден.

Преди формулирането на правилото за фаза Гибс, ние определяме някои понятия.

Фаза (F) - част от термодинамична система, еднакво във всички точки състав и свойства и е отделена от други части на системата за интерфейс.

Компонент (А) или съставна част на системата - вещество, което може да се изолира от системата и съществува извън него.

Най-малкият брой компоненти, чрез които се изразява в състава на всяка фаза се нарича броят на независимите компоненти на системата. При обсъждането на равновесия фаза в системата, когато няма химична конверсия, концепцията за "компонент" и "независим компонент" се сливат.

Броят на степените на свобода (С) или вариант на системата - брой условия (температура, налягане, концентрация), която може да бъде произволно променени без да се променя броя и вида на фази на системата.

Съотношението между броя на фазите (F), компоненти (С) и степени на свобода (С) в система хетерогенна равновесие определя от правилото фаза Гибс:

където п - брой на външни фактори, които влияят на баланса в системата.

Сред тях, като правило, температурата и налягането. След п = 2 и уравнение (7) е:

Според броя на степените на свобода на системата са разделени на инвариантна (С = 0), univariant (С = 1), бивариантен (С = 2) и polyvariant (C> 2).

В изследване на фаза равновесие е широко използван графичен метод - метод на конструиране фазова диаграма. Диаграмата на фаза за всяко вещество е изградена на базата на експериментални данни. Това дава индикация за: 1) стабилността на всяка фаза на системата; 2) Стабилността на равновесие между две или три фази при определени условия. Например да разгледаме едно компонент фазова диаграма на системата (К = 1) - (. Фигура 7.2) вода.

Три криви AO, ОВ, ОС и пресичащи се в една точка О, диаграмата е разделена на три части (област област), всяка от които съответства на една от страните на агрегация на вода - пара, лед или течност. Кривите съответстват на равновесие между фазите. Крива AB показва връзка наситен парно налягане върху лед и кривата температура се нарича сублимация (сублимиране). За крива AO: К = 1, F = 2, п = 2, тогава броят на степените на свобода, С = 1 - 2 + 2 = 1. Това означава, че само температурата (или налягането само) може да се променя произволно - univariant система.

OC крива изразява зависимостта на налягането на наситената пара над течна вода и кривата температура се нарича изпаряване или кондензация. OC крива за К = 1, F = 2, п = 2, тогава броят на степените на свобода С = 1-2 + 2 = 1, т.е. един вариант на системата.

Кривата показва точка на топене лед връзка OB (или замразяване течна вода) от налягането и се нарича кривата на топене или кристализация. За крива ОВ: К = 1, F = 2, п = 2, тогава броят на степените на свобода = 1 C - 2 + 2 = 1, т.е. един вариант на системата.

Всички криви (AO, ОВ, ОС) съответстват на преминаването на вода от една фаза в друго състояние, т.е. определяне на равновесие на двете фази. В зоната, ограничена от тези криви съответстват на условията на съществуване на една фаза. За всяка от тези области: К = 1, F = 1, п = 2, тогава броят на степените на свобода = 1 C - 2 + 2 = 2 - двувариантен система. т.е. в определени граници, може да се променят стойностите на Р и Т са независимо един от друг, без да се променя броя на фазите.

Всички криви се пресичат в точка О - тройната точка - това съответства на баланса на всички три фази:

лед Û вода в течно Û Ал.

За тройната точка: К = 1, F = 3, п = 2, тогава броят на степените на свобода С = 1 - 3 + 2 = 0 - инвариантни система. т.е. равновесни условия (температура и налягане) е строго определени, и нито един от тях може да варира: Т = 273.1 К, Р = 610 Ра (4.58 mm Hg).

Разпръснете системи. РЕШЕНИЯ