Фазовые двухкомпонентных систем

Графическое представление фазовых равновесий (фазовые диаграммы). Изучение фазовых равновесий в более сложных случаях (несколько компонентов, несколько фаз) почти невозможно без применения графических методов. Равновесие в одно- и двухкомпонентных системах достаточно легко можно представить на диаграмме (или на диаграммах) в прямоугольной системе координат. Когда число компонентов системы велико, графическое представление равновесий и интерпретация фазовых диаграмм затруднены. Ограничимся разбором общих правил построения фазовых диаграмм и рассмотрим несколько простых типичных примеров. Составление диаграмм обычно основывается на принципах соответствия и непрерывности (Курнаков [21]). [c.184]

В сборнике содержится около 900 задач, которые отражают основные разделы химической термодинамики первое и второе начала, где рассматриваются два метода приближенного вычисления тепловых эффектов, расчеты термодинамических функций и химического равновесия, закономерности фазового равновесия в одно и двухкомпонентных системах, термодинамика растворов. Каждому разделу предпослано краткое теоретическое введение, которое содержит математическое обоснование изучаемого вопроса, приведены примеры решений типичных задач. Все величины выражены в системе СИ. [c.208]

Влияние давления на фазовое состояние конденсированных систем практически незначительно, что позволяет исключить давление из рассмотрения [см, (64а)]. В таких случаях для описания фазового состояния системы достаточно знать взаимозависимость двух ее параметров — температуры и состава (Смаке =< == 21 — 1 = 2). Простейшим примером такого случая может служить фазовая диаграмма двухкомпонентного сплава, а также раствора соли в жидкости (в воде) (см. рис. 2, 4—16). [c.140]

Таким образом, общий характер концентрационной зависимости свободной энергии Гиббса установлен совершенно однозначно. Эта зависимость в сочетании с температурной зависимостью О (см. рис. 36) позволяет прогнозировать возможные варианты характера фазового равновесия в двухкомпонентных системах. [c.262]

Очевидно, выражения (XI.26) и (XI.28) показывают выполнение условий равновесия твердой и жидкой фаз при данных температуре и давлении. Следовательно, проведение общей касательной к кривым концентрационной зависимости свободной энергии Гиббса является геометрической интерпретацией условия фазового равновесия и позволяет однозначно зафиксировать составы сосуществующих фаз. Установленное геометрическое условие равновесия щи-роко используется на практике при установлении возможных видов равновесия в двухкомпонентных системах. [c.263]

ФАЗОВОЕ РАВНОВЕСИЕ В ОДНО-И ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМАХ [c.129]

Если рассматривается физическое равновесие в двухкомпонентной системе, то фазовый переход обоих компонентов можно представить в виде реакции. Например, для системы вода— этанол можно написать [c.130]

Рис. УП-2. Диаграмма фазового равновесия двухкомпонентной системы, образованной из двух частично смешивающихся жидкостей.

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]

Фазовые равновесия. Основные понятия и общие закономерности фазовых переходов. Фазовые равновесия в однокомпонентных системах. Диа1раммы состояния веществ. Бинарные растворы и основные их свойства. Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах. Теоретические основы различных процессов разделения бинарных смесей. Некоторые сведения из фазовых равновесю в трехкомпонентных системах. Теоретические основы экстракции. Физико-химический анашз. [c.8]

Другое важное понятие при рассмотрении фазового равновесия — компонент. Компонент — это однородная по химическим свойствам часть термодинамической системы, которая может быть выделена из нее и может существовать изолированно неограниченное время. Так, водный раствор поваренной соли, хотя и состоит из частиц Na , l и Н. О, является двухкомпонентной системой. Действительно, в изолированном состоянии существуют только молекулы поваренной соли Na l и воды HjO, а ионы Na" и С1 существовать в отдельности не могут. [c.191]

При охлаждении эвтектики происходит изотермическая кристаллизация всей системы при Кривая охлаждения эвтектики 5 имеет одну горизонтальную площадку, соответствующую 4-На рассматриваемой фазовой диаграмме процесс кристаллизации эвтектики изображается точкой Е. Число степеней свободы кристаллизующейся эвтектики равно С = 2+1 — 3 = 0. Это значит, что трехфазное равновесие в конденсированной двухкомпонентной системе возможно только при одном единственном значении состава и температуры, т. е. в точке. [c.197]

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]

Уравнение (IX.139) является распространением уравнения Клапейрона— Клаузиуса на фазовые превращения в двухкомпонентной системе. Оно определяет влияние температуры на общее давление пара над фазой, состав которой остается неизменным. [c.234]

Двухфазное равновесие в двухкомпонентной системе. Принцип установления характера фазового равновесия на основе приведенных выше температурной и концентрационной зависимостей изобарно-изотермического потенциала сводится к установлению фик-18 — 1135 273. [c.273]

Таким образом, нами рассмотрены основные виды двухфазных равновесий в гетерогенной конденсированной системе. Если рассматривать варианты фазовых равновесий, которые можно термодинамически сконструировать в двухкомпонентной системе, то их в принципе может быть достаточно много, особенно при условии, что один или оба компонента имеют по нескольку полиморфных превращений. Однако такие варианты принципиально нового ничего не дают по сравнению с рассмотренными видами двухфазных равновесий. [c.277]

Выражения (XI.56) и (XI.57), с одной стороны, представляют собой развернутую форму условий фазового равновесия (XI.55), а с другой, — как это было показано при рассмотрении двухфазного равновесия, они являются условиями проведения общей касательной к кривым концентрационной зависимости изобарно-изотермического потенциала сосуществующих фаз. Следовательно, геометрической интерпретацией условия трехфазного равновесия в двухкомпонентной системе является наличие общей касательной к кривым G - f xB) для соответствующих трех фаз. При этом 280 [c.280]

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]

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 описанной графической интерпретации поверхностных избытков плоскость х = хг называют плоскостью Гиббса. Ее положение определяется условием Гв = 0 или одним из уравнений (2.16) — (2.18). В частности, при выполнении условия (2.18) плоскость Гиббса совпадает с поверхностью раздела фаз и, поэтому физический смысл поверхностного избытка Га<> ) можно представить в виде заштрихованной площади а рис. 2.1. Как следует из уравнений (2.16) — (2.18), в двухкомпонентной системе положительным поверхностным избыткам и Гд ) одного компонента соответствуют отрицательные величины Гв ), и второго компонента. Нетрудно видеть, что при отрицательной адсорбции компонента А и условии Гп = 0 цилиндр из объема раствора должен быть длиннее цилиндра, примыкающего к границе раздела фаз и, следовательно, плоскость Гиббса в этом случае располагается левее начала координат х = 0, совмещенного с фазовой границей (рис. 2.9). В этих условиях Гд< )<0, а абсолютная величина равна заштрихованной площади на рис. 2.9. [c.49]

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

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]

Более сложный случай представляет нагревание двухкомпонентной жидкости состава Хд, где 1 >Ха>0, например в точке 3. При повышении температуры этой жидкости до температуры кипения (точка Ь) фазовый состав системы не меняется. В области I все точки системы, в том числе и точка 3, отвечают однофазному жидкому состоянию. Система в области I двухвариантна — можно менять два параметра (состав и температуру) без изменения фазового состояния (С = 2). При достижении точки Ь к жидкой фазе добавляется парообразная. Система становится одновариантной. Состав жидкости при температуре точки Ь отвечает составу в точке Ь (Хд), а состав пара —составу в точке е (Х О- Таким образом, составы жидкости и пара здесь различаются. При дальнейшем повышении температуры до точки 3 состав жидкости меняется по кривой Ьз до точки з (X ), а состав пара по кривой ей до точки и (Х ). Достижение точки с1 соответствует переходу всей жидкой фазы в парообразную состава Х . Система из одновариантной в области II переходит в двухвариантную область//. Дальнейшее нагревание не изменяет фазового состояния системы. [c.167]

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 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]

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]

На рисунке представлена фазовая диаграмма температура — состав для двухкомпонентной системы А—В при Р=1 атм. 200 г смеси А и В кипят сначала при 65° С и перегоняются до тех пор, пока температура кипения оставшейся смеси не достигнет [c.98]

Остановимся на примерах. Смесь кристаллов графита и германия— двухфазная и двухкомпонентная система (два индивидуальных вещества не связаны уравнением реакции друг с другом) смесь а-олова и Р-олова при температуре фазового перехода (18 С) — двухфазная, но однокомпонентная система (одно уравнение а-8п р-5п связывает два индивидуальных вещества системы) в системе Си (тв), СиО (тв), СиаО (тв), О 2 (г) 4 фазы, 4 индивидуальных вещества и два независимых уравнения реакций, их связывающих 1) 2Си + Оа ч 2СиО [c.32]

В частном случае при изучении конденсированных систем, состоящих только из жидких и твердых фаз, фактор давления можно не учитывать, тем более, если исследование проводится при атмосферном давлении, колебания которого незначительны. В этом случае построение фазовых диаграмм упрощается (плоскостное изображение в координатах температура — концентрация). В дальнейшем будут рассматриваться только такие системы. Примером конденсированной двухкомпонентной системы может служить сплав из двух нелетучих металлов. [c.187]

Для трех приведенных выше уравнений первого порядка, определяющих величины Xj, 8 - и Т, граничные значения и У при г = оо являются известными, так как экспериментатор может свободно распоряжаться температурой и составом окружающей атмосферы. Индекс / всегда будет обозначать значения параметров при г = оо. Было предположено, что состав капли остается неизменным в процессе горения, поэтому составляющие каплю химические компоненты должны испаряться в пропорции, в которой они присутствовали в начальный момент, и следовательно, значения определяются начальным составом капли. Таким образом, в данной теории различие в скорости испарения компонентов не принимается во внимание. Хотя для некоторых двухкомпонентных топлив этот эффект наблюдается экспериментально, лишь в редких случаях имеется достаточно оснований для его учета при теоретическом анализе. Температура жидкости 7 определяется из условия фазового равновесия, как это сделано в пункте г 4 главы 3 в случае двухкомпонентной системы. Температура ТI слегка отличается от температуры кипения и определяется составом капли. Последним граничным условием является связь между величинами гjJ, выражающая требование о достижении химического равновесия при г —> оо. Из физических соображений следует, что этих условий достаточно для определения скорости горения т как собственного значения краевой задачи с условиями, заданными в двух точках. [c.311]

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]

Несмотря на наличие сетки, гели полимеров представляют собой типичные двухкомпонентные системы, и их фазовые диаграммы а priori не должны сильно отличаться от обычных диаграмм полимер—-растворитель, но должны содержать особенности, характеризующие образование сетки. Такая диаграмма приведена на рис. IV. 9. Одно из характерных отличий этой диаграммы от ранее рассмотренных—наличие линии перехода (который, повторяем, с большой вероятностью может быть фазовым) золь — гель. В плане молекулярной физики даже важнее, что обычная температура Т заменена собственной , или эффективной (как называет ее Де Женн) температурой Гэфф, или Гэкв. [c.128]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология