Фазовое равновесие. Однокомпонентные системы

Рис. 1.1. Диаграмма фазового равновесия однокомпонентной системы при отсутствии (а) и наличии (б) полиморфных модификаций

Фазовые равновесия в однокомпонентных системах. Диаграмма состояния чистого вещества. Для однокомпонентной системы (/С = 1) формула (Х.1) принимает вид [c.162]

Фазовые равновесия в однокомпонентных системах [c.275]

Рис. 5.1. Графическое представление фазового равновесия однокомпонентной системы.

О чем же идет речь, если рассмотреть фазовые превращения с позиций термодинамики Пусть имеется однокомпонентная система, состоящая из двух твердых фаз. Точка перехода отвечает равновесию между двумя фазами. На диаграмме состояния это соответствует температуре, при которой обе модификации имеют одинаковое давление пара (излом на кривой давления пара). Ниже температуры перехода устойчива модификация с меньшими величинами энтальпии и энтропии выше температуры перехода устойчива модификация с большими величинами энтальпии и энтропии. [c.366]

Однокомпонентные системы. Особенность однокомпонентных систем состоит в том, что они могут быть однофазными (С=2), двухфазными (С=1) и трехфазными (С=0). Диаграмму, отражающую зависимость состояния системы и фазовых равновесий в ней от внешних условий или состава, называют диаграммой [c.165]

Глава 4. Термодинамика фазовых равновесий. Однокомпонентные системы [c.61]

В сделанном на примере воды обзоре фазовых равновесий в однокомпонентных системах пока не рассматривались возможности возникновения различных кристаллических модификаций твердого тела. Это явление очень распространенное. Достаточно напомнить о графите и алмазе для углерода, о ромбической и моноклинической сере и др. В этом случае каждая модификация имеет на диаграмме состояния свою область существования, от- [c.114]

ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ В ОДНОКОМПОНЕНТНЫХ СИСТЕМАХ 43 [c.4]

Диаграмма, подобная представленной на рис. 1.3,6, выражающая зависимость состояния системы и фазовых равновесий в ней от внешних условий (и от состава для более чем однокомпонентных систем), называется фазовой диаграммой, или диаграммой состояния. [c.22]

Состояние равновесия однокомпонентной системы можно представить графически в виде диаграммы фазового состояния. При этом на диаграмме состояния каждому состоянию системы соответствует точка с определенными значениями температуры и давления. [c.9]

Это соотношение называется уравнением Клаузиуса— Клапейрона. Оно представляет собой дифференциальное уравнение кривой сосуществования для двухфазного равновесия в однокомпонентных системах. Разность энтальпий в числителе правой части является в соответствии с уравнением (21.23) теплотой фазовой реакции в расчете на один моль. Целесообразно обозначать через а фазу с большей мольной энтальпией и писать [c.152]

Обратимые процессы являются двусторонними, т. е., начиная протекать в одном направлении, они потом идут в обоих направлениях (за счет взаимодействия продуктов реакции). При определенных условиях (р, Т, С ) они протекают в одном направлении, при иных — в противоположном. Течение обратимых процессов завершается установлением истинного равновесия. В момент равновесия скорости противоположно идущих процессов одинаковы. Так, при фазовом равновесии в однокомпонентных (жидкость — газ, кристалл — жидкость, кристалл — газ, две сосуществующие кристаллические модификации и т. д.), в двухкомпонентных (растворяемый кристалл или газ — насыщенный им раствор и т. д.) и в более сложных системах выравнивается темп перехода вещества из одной фазы в другую. Для химических реакций равновесию отвечает равенство скоростей прямого и обратного процессов, например, в реакции [c.104]

На рис. 56 приведена диаграмма состояния воды в области невысоких давлений. Она характеризует однокомпонентную систему (Н2О). В областях вое, АОС и АОВ вода — однофазная с двумя степенями свободы, т. е. двухвариантная система. Фазовое состояние в них фиксируется двумя параметрами — температурой и давлением. Кривые СО, ВО и АО отвечают двухфазным системам с одной степенью свободы — одновариантные системы. Состояние равновесия фиксируется одним параметром температурой или давлением. Второй находится по уравнению Клаузиуса — Клапейрона (111.36). Точка О отвечает трехфазной системе с нулевой степенью свободы (н-онвариантная система). Состояние фазового равновесия здесь строго фиксировано давлением насыщенного пара р= 609,01 Па и температурой 7 =273,16 К при внешнем давлении 1,01 10 Па. [c.165]

ФАЗОВОЕ РАВНОВЕС ИЕ. ОДНОКОМПОНЕНТНЫЕ СИСТЕМЫ [c.10]

При 0,0075 ЧИ вода образует однокомпонентную трехфазную систему, состоящую из ее паров, жидкой воды и льда. Подобное равновесие в системе характеризуется так называемой тройной точкой диаграммы состояния, показывающей, в каком фазовом состоянии находится вещество в зависимости от давления и температуры. Для [c.286]

Фазовое равновесие однокомпонентной системы определяется двумя параметрами температурой и давлением. В соответствии с правилом фаз число степеней свободы однокомпонентной системы при условии равновесия двух фаз равно единице и, следовательно, в однокомпонентной системе только один параметр может независимо изменяться без изменения числа фаз — дав- [c.350]

Существуют отличия между особенностями фазового равновесия чистых веществ и систем, состоящих из двух и более компонентов. Важнейшее отличие заключается в том, что при фазовом равновесии однокомпонентной системы она расслаивается на фазы, состоящие только из данного чистого вещества, а если система состоит из двух и более компонентов, го в общем случае доли компонентов в равновесных фазах не совпадают, т.е, фазы имеют различные составы. Это обусловливает возникновение уже для двухкомпо нентных систем таких физических явлений, которые не наблюдаются для чистых веществ. [c.97]

В многокомпонентных гетерогенных системах отдельные фазы могут быть представлены либо чистыми веществами, либо растворами. Главной особенностью фазовых равновесий в системах, содержащих растворы, является увеличение числа термодинамических степеней свободы по сравнению с однокомпонентными системами. При равновесии между двумя фазами вещества в однокомпонентной системе (см. 12.6) имеется лишь одна степень свободы, т. е. давление является функцией температуры. В двухкомпонентной двухфазной системе, согласно правилу фаз (13.5), число степеней свободы равно двум 5 = 2—2 + 2 = 2. Это означает, что из трех термодинамических характеристик такой системы (давление, температура и состав одной из фаз) независимыми являются две, так как одна из трех является функцией двух други 1с например, давление можно рассматр1шать как функцию температуры и состава. [c.236]

На рис. 93 представлена фазовая диаграмма однокомпонентной системы — воды — в координатах давление пара — температура. АО, ОВ и ОС — кривые равновесия между двумя фазами жидкость — пар, твердое тело — пар и твердое тело — жидкость соответственно, [c.165]

Состояние равновесия однокомпонентной системы может быть представлено графически в виде диаграммы фазового состояния. При этом каждому состоянию системы на диаграмме соответствует точка, отвечающая определенным значениям температуры и давления. [c.18]

Нами получены условия фазового равновесия однокомпонентной двухфазной системы. Именно в условиях фазового равновесия химические потенциалы вещества в обеих фазах равны. [c.138]

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]

То, что фазовые реакции в принципе возможны, видно на примере равновесия жидкость — пар в однокомпонентной системе. При постоянных Т а Р можно за счет подвода или отвода теплоты при одновременном изменении объема перевести любое количество жидкости в пар и пара в жидкость. То, что фазовые реакции возможны не при любых условиях, показано ка рис. 16, представляющем равновесное испарение бинарной системы при Р=сопз1, т. е. диаграмму кипения. В этом случае компонент 2 в жидкости всегда обладает более высокой концентрацией, чем в сосу- [c.146]

Как будет показано далее, в однокомпонентных системах определенному значению температуры фазового перехода Гф. п в условиях равновесия соответствует определенное давление р. Из 7 ф, = onst для этих систем следует р = onst, что позволяет вместо теплоты Q использовать энтальпию (изменение энтальпии) фазового перехода ДЯф, , значения которой приведены в физико-химических таблицах. Таким образом [c.83]

Точки О, В и С, соответствующие местам пересечения двух лини11 фазовых равновесий и лежащие поэтому на границе сразу трех гомогенных областей, называются тройными точками. Наприм( р, в точке О возможно сосуществование жидкой воды, пара и льда I. Координаты этой точки указаны на графике. Из рис. 6.2 видно, что на диаграмме состояний однокомпонентной системы нет областей (точек), в которых чис ло сосуществующих фаз может быть равно четырем или более. [c.166]

При Ф — 2 однокомпонентная система должна быть одновариантной, т. е. фазовое равновесие в ней может сохраняться при изменении одного из параметров, например температуры. Но при этом второй параметр — давление —должен изменяться не произвольно, а в определенной зависимости от температуры. Как мы уже видели во фрагменте 6—4, эта зависимость для различных комбинаций фаз (различного фазового состава системы) выражается соответствующими кривыми на диаграммах состояний однокомпонентных систем. [c.219]

Рассмотрим равновесие в однокомпонентной двухфазной системе. В соответствии с правилом фаз такая термодинамическая система имеет только одну степень свободы, например Т или Р. Это означает, что температура и давление фазового перехода в рассматриваемой системе жестко связаны между собой. Равновесие в однокомпонентной системе описывается уравнениями [c.163]

V f(P, Т). Если по трем координатным осям отложить давление, температуру и объем системы, то полученная пространственная диаграмма, называемая диаграммой состояния, дает графическое изображение зависимости между Р, Т и V. Однако построение таких пространственных диаграмм связано с определенными трудностями, и они мало удобны для практического применения. Для характеристики состояния однокомпонентной системы чаще используют плоскую диаграмму, представляющую собой проекцию пространственной диаграммы на плоскость Р — Т. Плоская диаграмма описывает состояния однокомпонентной системы и фазовые равновесия в ней при различных параметрах. В основе анализа диаграмм состояния, как показал Н. С. Курнаков, лежат два общих положения принцип непрерывности и принцип соответствия. Согласно принципу непрерывности при непрерывном изменении параметров, определяющих состояние системы, свойства отдельных фаз изменяются также непрерывно, свойства же всей системы в целом изменяются непрерывно лишь до тех пор, пока не меняется число или природа ее фаз. При исчезновении старых или появлении новых фаз свойства системы в целом изменяются скачкообразно. Согласно. принципу соответствия на диаграмме состояния при равновесии каждому комплексу фаз и каждой фазе в отдельности соответствует свой геометрический образ плоскость, линия, точка. Каждая фаза на такой диаграмме для одно-компонентной системы изображается плоскостью, представляющей собой совокупность так называемых фигуративных точек, изображающих состояния равновесной системы. Равновесия двух фаз на диаграмме состояния изображаются линиями пересечения плоскостей, а равновесие трех фаз — точкой пересечения этих линий, называемой тройной точкой. По диаграмме состояния можно установить число, химическую природу и границы существования фаз. Плоские диаграммы состояния, построенные в координатах Р — Т, не дают сведений о молярных объемах фаз и их изменениях при фазовых переходах. Для решения этих вопросов используются проекции пространственной диаграммы на плоскости Р V или Т V. [c.331]

Применим теперь уравнение Клаузиуса — Клапейрона для количественного описания фазовых равновесий в однокомпонентной системе. Прежде всего найдем уравнение линий ОА и ОС, т. е. линий равновесия конденсированная фаза — насыщенна [c.112]

Другим важным понятием является компонент. Компонентами называют вешества. минимально необходимые для-гпгтавления данной системы. Наименьшее число компонентов — один и, изучая фазовые равновесия в гл. V, мы имели дело с однокомпонентными системами. [c.288]

Третьим важным понятием в учении о фазовом равновесии является степень свободы. Этим термином обозначается возможность произвольного изменения какой-либо переменной величины (свойства), определяющей состояние системы, без изменения числа фаз. Так, в случае однокомпонентной и однофазной системы, например газа, можно произвольно изменять два свойства р п Т или р и и, или vn Т без изменения фазового состояния. Произвольно выбирая, скажем, давление и температуру газа, мы тем самым будем задавать и его мольный объем v. Здесь две степени свободы. Если температуру газа понизить настолько, что при данном давлении начнется конденсация пара, то образовавшаяся двухфазная система будет обладать уже только одной степенью свободы. Например, указание температуры будет определять и давление насыщенного пара, и его мольный объем. В так называемой тройной точке (см. рис. V.6) находятся в равновесии три фазы — твердая, жидкая и газообразная. Такая система может существовать только при строго определенных значениях температуры и давления, а они в свою очередь однозначно определяют мольные объемы v вещества во всех трех агрегатных состояниях, т. е. система не имеет вообще степеней свободы (инвариантна). [c.289]

Фазовые равновесия лучше всего представлять в виде диаграмм. На рис. VH.1 представлена такая диаграмма для простейшей однокомпонентной системы (вода). Ниже линий АО и ОВ, т. е. при низких давлениях и высоких температурах, раположена область пара, между линиями ОВиОС — область жидкости и между [c.126]

К фазовому превращению алмаз — графит Докажите, что на диаграмме дасление — температура линия равновесия жидкость — пар (Ь — V) в однокомпонентной системе всегда должна иметь положительный наклон. [c.93]

Обратимся теперь к термодинамической теории фазовых переходов второго рода. Как и прежде, задача сводится к нахождению кривой р(Т), описывающей условия равновесия фаз. На опыте для фазовых переходов второго рода можно определить величины АСр, Аа, Др. Как эти данные описывают области существования фаз Для переходов первого рода в однокомпонентной системе [c.131]

В соответствии с правилом фаз в условиях моновариантного равновесия в однокомпонентной системе могут сосуществовать лишь две фазы. При постоянных температуре и давлении переход вещества из одной фазы в другую обратим. В состоянии фазового равновесия следует полагать [c.24]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология