ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Фазовые диаграммы двухкомпонентных жидких растворов из "Термодинамика для химиков" На диафзммах температура — состав кривая пара Т(Х2 ) описывает зависимость равновесной температуры от состава пара при фиксированном давлении пара, а кривая жидкости Т Х2 ) описывает зависимость равновесной температуры системы от состава жидкой фазы при том же постоянном значении давления napii. В этом случае кривая пара проходит выше кривой жидкости. [c.185] На диафаммах давление—состав кривая жидкости PiXjy ) описывает зависимость равновесного давления пара от состава жидкости при фиксированной температуре всей системы, а кривая пара P(ASp) описывает зависимость равновесного дашюния пара от состава паровой фазы при той же фиксированной температуре. В этом случае, наоборот, кривая жидкости лежит выше кривой пара. [c.185] Построение фазовых диафамм двухкомпонентных жидких растворов предполагает нахождение кривых фазового равновесия жидкость—пар. [c.185] Для описания фазовых диаграмм температура — состав и давление — состав двухкомпонентных жидких растворов удобно использовать формулу (10.49), которая в явной форме включает в себя коэффициенты активности. Как обычно, будем считать, что индекс р относится к паровой фазе (п), а а — к жидкой (ж). Найдем зависимости Т Х2 ) и Т Х2у ) при Р= onst, а также Р(А 2п) и Р(Х2 ) при Т = onst. [c.185] Решая (11.15) относительно 7, можно построить кривые жидкости и пара. [c.186] Заметим, что уравнения (11.19) и (11.25) можно легко получить и исходя из закона Рауля в форме (11.3). [c.187] Рассмотрим более подробно свойства фазовых диафамм жидких бинарных растворов, которые могут неограниченно смешиваться в любых мольных соотношениях. В качестве примера на рис. 11.2 приведена диаграмма температура — состав системы толуол — бензол при фиксированном давлении. Кривые фазового равновесия построены по формулам (11.15) в предположении идеальности системы. Эти кривые очень близки к экспериментальным. Видно, что обе кривые образуют фигуру, называемую линзой ( сигарой или рыбкой ). [c.187] Если фигуративная точка расположена над кривой пара, например точка А на рис. 11.2, то система находится только в парообразном состоянии. Б соответствии с правилом фаз у нее три независимые степени свободы, например Р, Т и А 2. Ниже кривой жидкости (точка (7) система находится только в жидком состоянии. В этом случае она обладает также тремя степенями свободы. [c.188] Представляет интерес область фигуративных точек, заключенная между кривыми жидкости и пара. Для описания этой области рассмотрим последовательное охлаждение исходной газообразной системы, состояние которой изначально описывается точкой А. По мере охлаждения системы изображающая точка двигается сначала вертикально вниз до пересечения с кривой пара -- точка В. [c.188] В этой точке система становится двухфазной, хотя количество жидкой фазы пока близко к нулю. Последующее понижение температуры, например до значения в точке С, происходит в двухфазной области. Здесь система имеет две термодинамические степени свободы. Изображающая точка С не отвечает реальному состоянию системы. [c.188] О соответствует составу жидкой (точка Е) и газовой (точка О) фаз. Фигуративная точка, характеризующая газовую фазу, движется вдоль кривой пара, а фигуративная точка жидкой фазы движется вдоль кривой жидкости. [c.188] Пользуясь диафаммой, наряду с составом отдельных фаз в точке С можно определить и относительное количество каждой из фаз. [c.188] Полученная формула отражает правило рычага отношение количеств газовой и жидкой фаз обратно пропорционально отнощению длин отрезков, на которые изображающая точка С делит ноду ЕО. [c.189] Правило рычага применимо не только к рассмотренной диаграмме, а вообще к диаграммам самых различных типов, в которых имеются кривые фазового равновесия, выделяющие двухфазные области. [c.189] Моделью идеального раствора может служить жидкая или твердая смесь молекул, близких по составу и строению, например смесь С Нб с С НзО и т. п. На практике полностью идеальные растворы встречаются редко. [c.190] Изложенная теория фазовых диаграмм для растворов достаточно удобна на практике, если известны зависимости коэффициентов активности от состава, температуры и давления. Если эта информация отсутствует, то необходимо использовать общую теорию двухфазных систем. [c.190] Последнюю формулу часто используют при анализе поведения реальных растворов. [c.190] Диаграммы рис. 11.2 и 11.3 представляют собой наиболее простые типы диаграмм. Для неидеальных систем, неограниченно смешивающихся в жидкой фазе, диаграммы обычно с максимумами или с минимумами, как на рис. 11.1. [c.191] Поведение систем, описываемых диафаммами рис. 11.1 — 11.3, подчиняется ряду закономерностей, называемых правилами Гиббса-Коновалова. [c.191] Первое правило Гиббса—Коновалова гласит в равновесии пар обогащен тем компонентом, прибавление которого к смеси вызывает понижение температуры кипения. [c.191] Вернуться к основной статье