ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Определение числа компонентов и числа степеней свободы при наличии химических реакций между веществами, образующими систему из "Правило фаз Издание 2" Подсчет числа фаз трудностей не встречает. Исходя из определения фазы, получаем, что в любой равновесной системе число кристаллических фаз равно числу различных типов кристаллов, причем учитываются как кристаллы, различающиеся по химическому составу, так и различные кристаллические модификации одинакового химического состава. Фаза может состоять как из одного кристалла, так и из массы мелких кристаллов одного типа. Число жидких фаз равно числу жидкостей различного состава, образующих отдельные слои или разбитых на капли. Число газообразных фаз не обязательно равно единице. При низких давлениях, когда расстояния между молекулами велики, все наличные газы и пары смешиваются в любых отношениях, образуя одну фазу. При высоких давлениях порядка тысяч атмосфер свойства газов и паров уже зависят от характера межмолекулярных сил, и в этих условиях смесь газов может расслаиваться. [c.141] Число фаз системы получаем, суммируя наличное количество фаз жидких, твердых и газообразных. [c.141] Примером системы, состоящей из не реагирующих между собой веществ, может служить трехкомпонентная система, составленная из 100 г воды, 100 г ртути и 100 г эфира. Если объем системы 1 л и температура 25° С, то она состоит из четырех фаз 1) ртуть, 2) раствор эфира в воде, 3) раствор воды в эфире, 4) смесь паров воды, эфира и ртути. При иных температурах число и состав фаз могут быть иными, но в любом случае для описания состава фаз необходимо использовать все три компонента. [c.142] Допустим, что изменилась температура. Это повлечет за собой изменение плотности ртути, изменение состава обоих жидких растворов и изменение концентрации паров каждого из трех компонентов в газообразной фазе, при этом, следовательно, изменится и давление. Мы видим, что все перечисленные величины тесно связаны между собой. Задаваясь произвольными значениями для некоторых из них, мы заставляем другие принимать уже строго определенные значения. [c.142] Эта тесная связь между всеми концентрациями, температурой и давлением является основным свойством равновесных систем. Однако следует иметь в виду, что любая из этих переменных может претерпевать изменения лишь в определенных пределах, которые зависят от физических и химических свойств компонентов. [c.142] концентрация (плотность) чистых твердых и жидких веществ может изменяться лишь незначительно, а именно в пределах, определяемых коэффициентами теплового расширения и сжимаемости. Концентрации компонентов растворов могут изменяться значительно шире, но тоже в определенных пределах, которые обусловлены растворимостью, температурой и давлением. Пределы допустимым колебаниям температуры и давления определяются условием сохранения числа фаз. Например, чрезмерное повышение давления может привести к конденсации паров, образующих газообразную фазу. При слишком больших изменениях температуры появляются новые фазы или исчезают наличные вследствие процессов замерзания, плавления и т. д. [c.143] Это значит, что теперь мы можем сохранить образовавшиеся три фазы, задавая произвольные значения двум переменным, причем выбор этих переменных тоже ничем не ограничен. [c.143] Выбираем, например, давление и температуру — тогда все концентрации принимают строго определенное значение. Если же выбрать общее давление всей системы и концентрацию одного из компонентов в одной из фаз, то можно найти соответствующую этой концентрации температуру данной фазы, а следовательно, и температуру всей системы а при определенных Г и р все остальные концентрации также имеют определенные значения. Так можно составить все комбинации из двух переменных. [c.143] Наличие химических реакций между веществами, образующими систему, уменьшают число компонентов и соответственно число степеней свободы. [c.143] Выбираем, например, произвольно три концентрации. Три концентрации полностью определяют константу равновесия, а последняя однозначно связана с температурой. Следовательно, три произвольно выбранные концентрации определяют температуру. Давление в свою очередь определяется концентрациями и те.мпературой газов. [c.144] Таким же путем можно проверить расчет числа степеней свободы, беря в качестве заданных и другие сочетания из трех переменных. [c.144] Можно исходить и из других компонентов, например Нг и НЛ. В этом случае мы используем реакцию, обратную реакции (170). [c.144] Мы можем, например, произвольно задаваться числом молей НЛ в литре и температурой. Заданной температуре отвечает определенное значение Кс- На основании Кс и Ш] находим произведение [ЛгХНг], а затем и каждую из концентраций, поскольку они равны. [c.145] Сравнивая уравнения (172) и (173), мы видим, что добавка двух инертных газов увеличивает число степеней свободы тоже на два, т. е. концентрации обоих инертных газов могут быть произвольными, так как они не влияют на равновесие взаимодействующих газов. [c.145] Вернуться к основной статье