Двухкомпонентные системы диаграммы состояния фазовые

На основании температур начала кристаллизации двухкомпонентной системы 1) постройте диаграмму фазового состояния (диаграмму плавкости) системы А —В 2) обозначьте точками / — жидкий расплав, содержащий а % вещества А при температуре Тй II — расплав, содержащий а % вещества А, находящийся в равновесии с кристаллами химического соединения III — систему, состоящую из твердого вещества А, находящегося в равновесии с расплавом, содержащим Ь % вещества А IV — равновесие фаз одинакового состава V — равновесие трех фаз 3) определите состав устойчивого химического соединения 4) определите качественный и количественный составы эвтек-тик 5) вычертите все типы кривых охлаждения, возможные для данной системы, укажите, каким составам на диаграмме плавкости эти кривые соответствуют 6) в каком фазовом состоянии находятся системы, содержащие с, е % вещества А при температуре Т Что произойдет с этими системами, если их охладить до температуры Т 7) определите число фаз и число условных термодинамических степеней свободы системы при эвтектической температуре и молярной доле компонента А 95 и 5 % 8) при какой температуре начнет отвердевать расплав, содержащий с % вещества А При какой температуре он отвердеет полностью Каков состав первых кристаллов 9) при какой температуре начнет плавиться система, содержащая й % вещества А При какой температуре она расплавится полностью Каков состав первых капель расплава 10) вычислите теплоты плавления веществ А и В 11) какой компонент и сколько его выкристаллизуется из системы, если 2 кг расплава, содержащего а % вещества А, охладить от Тх до Г, [c.247]

Переход жидкой фазы чистого вещества в кристаллическую происходит при постоянной температуре и соответствует горизонтальной площадке на кривой охлаждения. Далее увидим, что характер кривых охлаждения многокомпонентных систем может быть иным. Однако всегда при температуре, соответствующей началу фазового превращения, плавный ход такой кривой нару-щается. Это позволяет использовать кривые охлаждения, полученные для смесей различного состава, для построения диаграммы состояния изучаемой системы выбранных компонентов. Такие диаграммы называют еще диаграммами плавкости. Конкретный вид диаграммы зависит от свойств компонентов и определяется их взаимной растворимостью, а также способностью к образованию химических соединений. Ниже рассмотрим диаграммы плавкости некоторых бинарных двухкомпонентных систем. Во всех случаях будем предполагать, что системы находятся в условиях постоянного давления и выбранные компоненты обладают неограниченной растворимостью в жидком состоянии. [c.156]

На основании приведенных данных построить примерную диаграмму состояния двухкомпонентной системы Са—Mg и объяснить значение фазовых полей, линий и точек на этой диаграмме [c.71]

Дифференциальное уравнение Ван-дер-Ваальса. В наиболее общем виде принцип смещения вдоль линии фазового равновесия дан Ван-дер-Ваальсом, который получил дифференциальное уравнение двухфазного равновесия в двухкомпонентной системе. Уравнение Ван-дер-Ваальса в сочетании с условиями стабильности, выведенными Гиббсом, позволяет дать исчерпывающую характеристику термодинамических свойств двухфазных систем. На его основе возможно рассмотрение и анализ диаграмм состояния, в связи с чем мы остановимся на его обосновании более подробно. [c.228]

Обоснование основных типов диаграмм состояния двухкомпонентных систем при помощи кривых концентрационной зависимости изобарно-изотермического потенциала. Выше отмечалось, что сочетание различных видов двухфазных и трехфазных равновесий позволяет вывести все принципиально возможные типы диаграмм фазового равновесия. Покажем это на примере некоторых важнейших диаграмм. Рассмотрим фазовые соотношения в системе с наличием трехфазного эвтектического равновесия. [c.283]

Построить диаграмму фазового состояния (диаграмму плавкости системы А — В) на основании данных о температуре начала кристаллизации двухкомпонентной системы [c.215]

При применении правила фаз двухкомпонентной (двойной) системы в него входят три переменные величины давление, температура и концентрация обоих компонентов. Если концентрацию выразим в весовых (или мольных) процентах, то получим уравнение с тремя переменными (давление, температура и состав в /Ь), Процесс кристаллизации сплава металлов других соединений изучается при постоянном давлении. Поэтому зависимость концентрации бинарного раствора от температуры в процессе кристаллизации обычно выражают диаграммой состояния, построенной в координатах температура — концентрация на плоскость на основании данных, полученных методом термического анализа. Диаграмма состояния еще называется фазовой диаграммой или диаграммой плавкости. Методика экспериментального определения диаграммы плавкости изложена в предыдущем параграфе. Остановимся подробнее на рассмотрении диаграммы состояния двойной системы. [c.153]

При увеличении числа компонентов наглядное представление изменения свойств системы при фазовых превращениях усложняется. Диаграммы состояния двухкомпонентных систем рассмотрены при анализе свойств растворов. [c.161]

Жидкие трехкомпонентные системы могут состоять из жидких веществ, как дающих растворы любого состава, так и взаимно ограниченно растворимых. В последнем случае на диаграмме состояния появляется область расслаивания. Фигуративной точке системы, лежащей внутри этой области, отвечают фазовые фигуративные точки двух растворов, на которые распадается система. Так же, как и в двухкомпонентных системах, взаимная растворимость трех компонентов зависит от температуры, и в некоторых случаях при соответствующей критической температуре наступает взаимная неограниченная растворимость всех трех компонентов. Область ограниченной растворимости может иметь различные очертания. [c.409]

Критерием термодинамической устойчивости системы служит, в частности, подчинение ее правилу фаз Гиббса. Правило фаз для конденсированных систем, в которых давление пара одного из компонентов равно нулю, имеет вид Ф + С = /С + 1, где Ф — число фаз, /С —число компонентов, С — число степеней свободы, т. е. число переменных, полностью определяющих состояние системы, которые можно произвольно изменять без нарущения числа фаз. Выражением подчинения системы правилу фаз является диаграмма состояния, или фазовая диаграмма, которая для двухкомпонентных систем имеет вид кривой растворимости в координатах температура — состав. В любой точке диаграммы свойства системы не зависят от пути достижения равновесия разбавление, концентрирование, охлаждение или нагревание. [c.80]

Наиболее наглядно фазовые соотношения в двухкомпонентных системах изображаются в виде соответствующих диаграмм состояния. [c.152]

Термодинамический анализ критических явлений впервые провел Гиббс [I, 2]. Однако для разбора критических явлений в однокомпонентных и двухкомпонентных системах нет надобности прибегать к общему методу анализа, предложенному Гиббсом. Достаточно иметь экспериментальные диаграммы фазовых равновесий этих систем и воспользоваться двумя положениями о критических фазах фаза в критическом состоянии, как предельном для двухфазного равновесия, обладает особенностями, присущими этому равновесию критическая фаза стабильна. [c.23]

Растворимость П. с. зависит от растворимости составляющих его последовательностей мономерных звеньев. При значительном различии в растворимости основной и привитых цепей П. с., как правило, растворяется значительно хуже, чем составляющие его компоненты. При соответствующем подборе растворителей П. с. образуют истинные р-ры. Изучение фазовых диаграмм состояния показало, что р-ры П. с., компоненты к-рых резко отличаются по растворимости (полистирол — акриловая к-та, крахмал — стирол), как и р-ры П. с., цепи к-рых близки по растворимости (полистирол — винилацетат), ведут себя как двухкомпонентные системы. Термодинамич. параметры, характеризующие взаимодействие растворителя с П. с., показывают, что привитая сополимеризация приводит к существенным изменениям и в энергетическом, и в энтропийных эффектах взаимодействия растворителя с П. с. по сравнению с составляющими компонентами. [c.102]

Как видим, появление дополнительно еще только одной жидкой фазы существенно усложняет общую картину фазового равновесия в двухкомпонентной системе. Очевидно, образование промежуточных твердых фаз в двухкомпонентной системе также должно внести самостоятельный элемент в диаграмму состояния. Как правило, промежуточные твердые фазы формируются на основе определенных химических соединений, которые могут плавиться конгруэнтно либо распадаться в результате перитектического превращения. Обсуждение характера концентрационной зависимости изобарно-изотермического потенциала промежуточных, фаз следует вести в соответствии со строго термодинамически обоснованным понятием фазы. При этом требуется уточнение принадлежности растворов на основе существующих в системе определенных химических соединений к одной или разным фазам. Как известно, природа фаз определяется особенностями межмолекулярного взаимодействия. Последнее в первую очередь обусловлено сортом частиц, их образующих, так как именно природа частиц, образующих данную фазу, обусловливает величину и характер сил обменного взаимодействия, что приводит к формированию вполне определенных химических йязей. Если растворы и фазы различаются родом образующих их частиц (по сортности), то, следовательно, их химические составы (речь идет об истинных составах) качественно различны. Следствием этого является тот факт, что термодинамические характеристики фаз, различающихся родом частиц, описываются разными фундаментальными уравнениями. Это очень важное заключение с необходимостью приводит к выводу о том, что такие растворы даже в пределах одной гомогенной системы должны рассматриваться как самостоятельные фазы. Различие между зависимостями свойств растворов, имеющих качественно иные химические составы, от параметров состояния должно проявляться если не в виде функций, то по крайней мере в значениях постоянных величин, фигурирующих в уравнениях этих функций и отражающих специфику меж-частичного взаимодействия, а следовательно, и химическую природу сравниваемых растворов. В случае растворов или фаз переменного состава данному качественному составу или, иначе говоря, данному набору частиц по сорту отвечает конечный интервал Голичественных составов в данной системе, в пределах которого только и существует строго определенный единственный вид зависимости термодинамических и иных свойств от параметров состояния. Положение о том, что характер зависимости свойств от параметров состояния определяется качественным химическим составом, весьма существенно и названо А. В. Сторонкиным принципом качественного своеобразия определенных химических соединений. Значение этого принципа заключается в том, что его использование позволяет четко определить принадлежность рас- [c.293]

В случае двухкомпонентной системы диаграммы состояния для обоих чистых компонентов (х = О или 1) строятся так же, как и в случае однокомпонентных систем. Более сложными оказываются графики для промежуточных случаев, когда появляется новая переменная — состав х, а фазовые [c.66]

Плоскость диаграммы состояния двухкомпонентной системы делится на фазовые области, границами которых служат линии, пересекающиеся в точках. Число степеней свободы двухкомпонентной конденсированной изобарической системы определяется из выражения уел —К—Ф+1 = 3—Ф. Отсюда следует, что если оба компонента образуют одну фазу —раствор (твердый или жидкий), то система условно дивариантна (Ф=1, /=2). Если в равновесии находятся две фазы (две жидкие, жидкая и твердая или две твердые), то система условно моновариантная (Ф = 2, /=1). Наконец, если число фаз, находящихся в равновесии, равно трем (две жидкие и одна твердая, одна жидкая и две твердые, три твердые), то система условно инвариантна (Ф=3, /=0). Число фаз в равновесной конденсированной изобарической системе, состоящей из двух компонентов, не может быть больше трех. Отсюда следует также, что в фазовых областях диаграмм состояния двухкомпонентных систем могут находиться либо одна, либо две фазы. Границы фазовых областей находят, определяя экспериментально положение разделяющих их линий моновариантных равновесий эти линии пересекаются в точках инвариантных равновесий. [c.131]

Известно, что для систем жидкость — жидкость, жидкость — твердое тело и подобных систем в зависимости от химической природы компонентов, их соотношения в смеси и внешних факторов (температура, механическое или гидродинамическое поле и т. д.) существует область неограниченного смешения по составу и область, где компоненты системы совместимы лишь ограниченно или несовместимы. Для конденсированных поликомпонентных систем в области ограниченной совместимости наблюдаются два основных вида фазового равновесия — аморфное и кристаллическое. При аморфном равновесии обе фазы являются насыщенными растворами одного компонента в другом при кристаллическом равновесии одна из фаз представляет собой кристаллический осадок, а другая — насыщенный раствор этого компонента в другом компоненте. Для двухкомпонентной системы диаграммы аморфного и кристаллического равновесия в общем виде представлены на рис. 1.9. Переменными величинами в данном случае являются состав системы и температура. Состояние системы при заданном составе х зависит от того, находится система выше или ниже температуры Т . При температуре Т., система однофазна, при температуре Гк — нестабильна и распадается на две фазы с составами л 1 и Хг. Температура [c.32]

Сочетание различных видов двухфазных и трехфазных равновесий приводит к различным фазовым соотношениям в системе и, следовательно, к различным видам диаграмм состояния. Возможные видоизменения характера кривых моновариантного равновесия при сочетании друг с другом различных фазовых областей в пределах одной диаграммы фазового равновесия весьма многообразны. Оставаясь в рамках классического термодинамического рассмотрения, мы не можем ответить на вопрос о том, какой из вариантов возможен при данных значениях параметров состояния. Однако, полагая в системе наличие того или иного характера изменения температуры плавления компонентов при взаимном добавлении их друг к другу, а также полагая наличие или отсутствие непрерывных растворов либо разрыва растворимости в твердом или в жидком состоянии, мы можем чисто термодинамически, притом строго, хотя и качественно, вывести возможные варианты фазовых диаграмм, которые являются праобразами диаграмм состояния, получаемых экспериментально. Ниже рассмотрим вывод основных вариантов диаграмм состояния двухкомпонентных систем, базируясь на описанных выше принципах обоснования двухфазных и трехфазных равновесий при помощи кривых концентрационной зависимости изобарно-изотермического потенциала. [c.283]

Естественно, что монотектическое и синтектическое трехфазные равновесия вносят самостоятельный элемент в общую картину фазового равновесия двухкомпонентной системы, отличающейся разрывом растворимости в жидком состоянии, поскольку они завершаются стабилизацией либо одного (рис. 56,а), либо двух (рис. 56,6) двухфазных равновесий с участием жидких фаз, способных при дальнейшем охлаждении кристаллизоваться и, следовательно, формировать другие трехфазные равновесия — уже эвтектического либо перитектического типа. Варианты фазовых диаграмм при наличии в системе купола расслаивания и трехфазных монотектического и синтектического равновесий показаны на рис. 57 и 58. При наличии в системе двух трехфазных равновесий— монотектического и перитектического (рис. 57), разумеет-292 [c.292]

Диаграмма вида а. Диаграмма плавкости с неограниченной растворимостью компонентов в жидком и твердом состояниях приведена на рис. 62. Там же имеются кривые охлаждения расплавов в точках 1, 2 ц 3. Характеристика физического и фазового состояний геометрических образов на диаграмме температура — состав для двухкомпонентной системы с неограниченной растворимостью компонентов в жидком и твердом состояниях при р = = соп51 (С=К+1—Ф) дана в табл. 26. [c.172]

Характеристика физического и фазового состояния геометрических образов на диаграмме температура— состав для двухкомпонентной системы с жидкой фазой при p = onst (С = К+1—Ф) приводится в табл. 23. [c.166]

Из рис. 58 и 59 видно, что приведенные диаграммы состояния двухкомпонентных систем с образованием азеотропной смеси можно рассматривать как состоящие из двух диаграмм состояния, представленных на рис. 57. В качестве компонентов в них выступают соответственно А и азеотроп-ная смесь (А+В), азеотропная смесь (А + В) и В. Обозначения в первой половине диаграммы соответствуют обозначениям на рис. 57, во второй половине используются те же обозначения, но со штрихом ( ) Характеристика физического и фазового состояний дана в табл. 24. Особенность ее заключается в том, что поведение азеотропной смеси при кипении сходно с поведением индивидуальной жидкости. В точке с (а ) она нонвариантна и характеризуется постоянной температурой кипения без изменения состава. Переход от однофазной идкой системы к однофазной парообразной системе осуществляется в этой точке после испарения всей жидкости. [c.168]

Характеристика физического н фазового состояний геометрических образов на диаграмме температура — состав для двухкомпонентной системы с эвтектикой (рис. 63), образованной жидкой и твердыми фазами при р=соп51 (С = К+1—Ф). приведена в табл. 27. [c.174]

Таким образом, при наличии только одной фазы система, изображенная на рис. 4.1, тривариантна чтобы полностью описать состояние системы, нужно указать температуру, давление и мольную долю X одного из компонентов. Если присутствуют две фазы (что соответствует точкам между поверхностями на диаграмме Р—Т — X), то для полного описания системы необходимо указать лишь две переменные. Например, если заданы давление и температура, то составы жидкой фазы и пара определяются фазовой диаграммой. Для определения относительных количеств этих двух фаз недостаточно знать только температуру и давление, но правило фаз никак не связано с относительными количествами фаз в системе. Поскольку нужно указать две переменные, мы говорим, что система бивариантна. Если присутствуют три фазы, то система моновариантна. Если присутствуют четыре фазы, то система инвариантна это значит, что имеется только одно сочетание температуры, давления и состава, при котором четыре фазы могут находиться в равновесии в двухкомпонентной системе. [c.108]

На фазовой диаграмме состояния системы (рис. 4) кривую (в двухкомпонентных системах) или поверхность (в трехкомпонент- [c.23]

При построении диаграмм состояния следует обращать особое внимание на чистоту исходных компонентов и условия приготовления сплавов, предотвращающие их загрязнение неконтролируемыми примесями. Дело в том, что иногда даже малое содержание примесей, превращая двухкомпонентный сплав в трех- или даже многокомпонентный, приводит к таким изменениям фазового состава и периодов, которые противоречат правилу фаз для заданной двойной или тройной системы. Количество фаз, находящихся в равновесии, равно р = с—/ + 1, где с — число компонентов, f — число степенен свободы системы при постоянном давленци, [c.404]

Основное внимание уделяется фазовым диаграммам двухкомпонентных систем. С одной стороны, в настоящее время накоплен обширный экспериментальный материал по двухкомпонентным системам. С другой стороны, при низких температурах предельные значения концентраций однозначно соответствуют состояниям равновесия ин-дивидуальньк веществ. Поэтому достаточно легко интерпретируется переход р. К- и Г, Ж-диаграмм к р. Г-диаграмме. [c.209]

Диаграмма состояния двухкомпонентного раствора имеет максимальную степень многомерности, равную трем Р=С— —Р + 2 = 2—Р + 2 = 4—Р / макс = 3. Полная фазовая диаграмма двухкомпонентной системы трехмерна (рис. 35.1). Такие трехмерные диаграммы содержат огромное количество информации, однако пользоваться ими очень трудно, особенно если они изображены на двумерной странице. С целью упрощения будем. [c.163]

Необходимо иметь в виду, что объем системы в момент достижения точки г не равен объему системы после завершения кристаллизации, ибо мольные объемы жидкой и твердой эвтектики не одинаковы. Здесь мы встречаемся с совершенно таким же скачком объема, который имеет место при переходе воды или серы из одного фазового состояния в другое ( 43, 44). В диаграммах состояния однокомпонентных систем мы имели возможность откладывать по одной из осей координат мольные объемы, и поэтому скачки объемов могут быть непосредственно отражены, например, интервалы Ь Ь" на рис. 25. Вводя неизбежное упрощение в диаграмму состояния двухкомпонентной системы, мы пожертвовали осью мольных объемов, а потому и в объемной диаграмме рис. 35 мольные объемы никак не отражаются. И, следовательно, системы одинакового общего состава, и находящиеся при одинаковых температуре и давлении, описываются одной и той же точкой, несмотря на разницу их объемов. Такое положение мы имеем, например, в точках d, i. I, t на рис. 37, поскольку в эту диаграмму не входит ось объемов. Чтобы отразить объемные изменения при превращениях двухкомпонентных систем, необходимо ввести какое-либо иное упрощение, сохранив ось объемов и пожертвовав другой осью. Подобные диаграммы оказываются необходимыми лишь в редких случаях. [c.173]

Диаграмма на рис. XIII, 2 построена при условии, что давление постоянно. Такой способ построения диаграмм состояния наиболее употребителен, так как на практше с изменениями температуры приходится иметь дело чаще, чем с изменениями давления. Кроме того, небольшие изменения давления практически не оказывают влияния на диаграммы состояния конденсированных систем. Однако иногда встречается необходимость проследить за фазовыми превращениями, протекающими при постоянной температуре под влиянием изменения давления. В этом случае плоская диаграмма фаз двухкомпонентной системы получается в результате сечения объемной диаграммы (см. рис. ХИ1,1) плоскостью, перпендикулярной оси температур. Простейший случай подобного сечения изображен ва рис. ХШ. 5. [c.361]

Для построения диаграммы фазового состояния двухкомпонентной системы поступают следующим образом. Сначала приготовляют целую серию тонкодисперсных смесей, составленных с таким расчетом, чтобы в каждой из них сумма обоих компонентов составляла 100% и чтобы все приготовленные смеси представляли собой такой ряд, в котором количество одного компонента последовательно убывало бы от 100% до О, а второго возрастало. Подобный ряд смесей схематически можно представить в таком виде (табл. 19, в%). [c.261]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология