Диаграмма состояния чистого вещества

Рис. 95. Диаграмма состояния чистых веществ, когда плавление протекает

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

Энтальпия идеального газа зависит только от температуры, реального — от температуры и давления. Существуют графические и аналитические методы определения энтальпии. Графический метод определения энтальпий углеводородов Сх—Со, основанный на принципе соответственных состояний, приводится в литературе [25], Энтальпии чистых компонентов при заданных условиях можно находить по диаграммам состояния этих веществ [25], Энтальпию можно определять графическим методом по графикам Максвелла (рис, 11,18 и 11,19) [2], На этих графиках представлена энтальпия индивидуальных углеводородов 1—08 в зависимости от температуры и давления. При определении по этим графикам энтальпии жидких смесей используется правило аддитивности, для паров правило аддитивности можно использовать до давления 0,1 МПа, При более высоких давлениях энтальпию паровой смеси рассчитывают путем интерполяции по средней молекулярной массе паров, В этом случае определяют среднюю молекулярную массу смеси. Затем по графикам, изображенным на рис, П,18 и 11.19, определяют значения энтальпий двух ближайших индивидуальных компонентов, между которыми находится значение средней молекулярной массы смеси. Энтальпию смеси определяют путем интерполяции между значениями энтальпий индивидуальных углеводородов по молекулярным массам этих индивидуальных углеводородов и средней молекулярной массе смеси. Если компонент смеси находится при температуре, превышающей его критическую температуру, энтальпию определяют по линии газ в растворе (см, рис, 11,18, 11,19), [c.87]

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]

V.7. 4. Равновесия между фазами для чистых веществ и диаграмма состояния [c.216]

Один из примеров такого равновесия уже разобран в разд. 23.3.5 (понижение давления пара раствора по сравнению с давлением пара чистого растворителя при той же температуре). При этом предполагалось, что из раствора может испаряться только растворитель. Далее будем полагать растворы идеально разбавленными, т. е. считать осмотический коэффициент и коэффициент активности равным 1. Нанесем на диаграмму состояния чистого вещества изменение давления пара над раствором. (понижение относительно чистого растворителя) некоторой концентрации от температуры (рис. Б.26). Из сопоставления кривых сразу же становится ясным, что понижение давления пара лри постоянной температуре соответствует повышению температуры кипения при постоянном давлении. Отношение Ар/ЛГ приблизительно равно тангенсу угла наклона кривой р — Т для раствора, и с хорошим приближением можно заменить его наклоном кривой р—Т чистого растворителя. Если подставить значение Ар из первого закона Рауля (311) й пр Ар р = Х2, то с учетом уравнения (350) получим [c.279]

Равновесия между различными фазами чистого вещества удобно представлять в виде фазовой диаграммы в координатах давление-температура. Отдельные участки фазовой диаграммы соответствуют условиям термодинамической устойчивости какой-либо одной фазы, эти участки разграничиваются кривыми, которые соответствуют областям равновесия между двумя фазами совокупность условий одновременного сосуществования трех фаз определяется точкой, где сходятся три кривые и которая называется тройной точкой. Согласно правилу фаз, для чистого вещества число / независимо изменяющихся параметров состояния, как, например, температура и давление, определяется соотношением / = 3 - р, где р-число имеющихся в наличии фаз. Принцип Ле Шателье предсказывает, что все кривые равновесий между двумя фазами должны иметь положительный тангенс угла наклона, за исключением межфазной кривой лед-вода (и еще нескольких веществ), отрицательный тангенс угла наклона которой обусловлен уменьшением объема льда при плавлении. Пользуясь фазовыми диаграммами, можно предсказать, ведет ли себя вещество при плавлении подобно воде либо сублимирует подобно твердому диоксиду углерода для этого требуется лишь знать, больше или меньше атмосферное давление, чем давление в тройной точке данного вешества. [c.148]

Начертите диаграмму состояния чистого вещества. Какая точка на диаграмме называется тройной Чем она отличается от точки плавления (кристаллизации) [c.168]

Число фаз, возможное в различных точках диаграммы, обозначено цифрами в скобках. Напрпмер, при температуре кристаллизации чистого вещества возможны три состояния 1) одна жидкая фаза, 2) две фазы—жидкая и твердая, 3) одна твердая фаза. Все эти случаи отмечены в скобках при температуре 321 С. [c.374]

На рис. IX. 1, а представлена диаграмма состояния системы Сс1—В1. По оси абсцисс отложен состав этих веществ. Ордината А отвечает 100% Сс1, ордината В—100% В1. Точки а и Ь соответствуют температурам кристаллизации (или плавления) чистых кадмия и висмута. Области существования различных фаз в зависимости от температуры и состава показаны на рис. IX. 1, а арабскими цифрами. [c.103]

Л.2. Диаграмма состояния чистого вещества [c.220]

Диаграммы состояния, подобные описанным выше, строятся на основании опытных данных. Первые работы по изучению зависимости между температурой и концентрацией растворов, равновесных с кристаллической фазой, были выполнены около двухсот лет тому назад Ломоносовым и несколько раньше Глаубером. Как в этих, так и в ряде следующих работ состав раствора, равновесного с кристаллами, определялся с помощью химического анализа. Этот метод пригоден лишь в ограниченном числе случаев, так как, с одной стороны, точное разделение кристаллов и жидкой фазы иногда встречает непреодолимые трудности, например при большой вязкости раствора или при высоких температурах. С другой стороны, не всякое соединение достаточно устойчиво, чтобы его можно было выделить в чистом виде, и не для всякого вещества имеются достаточно надежные методы анализа. [c.378]

Использование уравнений (5-6) и (5-7) обычно затрудняется отсутствием диаграмм состояния чистых веществ в координатах Л (работоспособность — энтропия) или At (работоспособность — температура). Мало вероятно, что они будут построены. Кроме того, расчетчику или конструктору (особенно в области химической технологии) чаще приходится рассчитывать процессы для смесей, чем для чистых веществ построение диаграмм для смесей всех возможных концентраций практически невозможно. [c.189]

В случае трехкомпонентных систем широко используются треугольные диаграммы, на которых каждая вершина соответствует одному чистому веществу. В случае бинарных систем применяются диаграммы типа р — Т, р — X я Т — X. Совокупность состояний чистого вещества ( 7=1, =3—Р) всегда можно представить на двумерной диаграмме это дает возможность составлять карты термодинамических свойств (например, диаграммы Молье). Чтобы проиллюстрировать аналитические методы, мы кратко рассмотрим жидкие (или твердые) бинарные смеси с идеальным смешением. [c.467]

Диаграммы состояния чистых веществ также могут быть использованы для приближенного определения термодинамических параметров смесей углеводородных газов в различных процессах. Такое определение основано на законе Дальтона, по которому идеальные газы в смеси ведут себя так, как будто процесс совершался только с одним компонентом при его парциальном давлении. Расчеты по диаграммам состояния с достаточной степенью точности могут вестись для смесей, когда состояния компонентов находятся в зоне перегретых паров или переохлажденных жидкостей. [c.24]

На рис. 73 представлена кривыми 1, 2, 3 диаграмма состояния чистого растворителя [2, с. 20—25]. Чем эта диаграмма отличается от диаграммы состояния воды На этой диаграмме индексами к обозначено поле кристаллов, т. е. все те сочетания температур и давлений, при которых возможно существование кристаллов, ж — поле жидкости и г — поле газового состояния вещества (пара). [c.150]

Диаграммы состояния изображают равновесия между всеми жидкими и твердыми фазами, образуемыми компонентами системы при различных концентрациях и температурах и постоянном давлении. При построении этих диаграмм системы изучаются (поскольку это возможно) во всем интервале концентраций, т. е. от чистого вещества А до чистого вещества В. Интервал температур, в котором проводится исследование, выбирается так, чтобы на диаграмме отражалось как равновесие жидких фаз с другими жидкими и твердыми фазами, так и превращения, протекающие 8 системе ниже температуры ее полного затвердевания. [c.224]

Диаграмма состояния индивидуального вещества, не имеющего кристаллических модификаций, представлена на рис, 10 сплошными линиями. Прн растворении в этом веществе второго компонента все точки давления пара над жидкостью (кривая ВО) смещаются вниз на большую или меньшую величину в зависимости от концентрации (кривые В О и В"0"). Отсюда следует, что температура кристаллизации раствора ниже, чем чистого растворителя. Эти же [c.30]

При проверке диаграммы на чистых веществах мы избегали пользоваться кристаллическими продуктами, особенно с высокими температурами плавления, так как для этих веществ определение показателя К по удельным весам в твердом состоянии не дает необходимой точности, что приводит к ошибкам в отсчетах. [c.190]

Экстраполяция из области стабильности рассматриваемой фазы в бинарных системах на чистый компонент. Один способ состоит в геометрической экстраполяции линий равновесия расплава с твердым раствором на основе компонента, имеющего данную структуру, на второй компонент ([32], рис. 42). Второй способ — аналитическая экстраполяция путем расчета, учитывающего участок диаграммы равновесия с данной структурой [29, 30, 62]. Оценка параметров стабильности виртуальных при атмосферном давлении фаз может быть сделана и путем экстраполяции па р = 1 атм фазовых границ Т Р диаграммы состояний данного вещества. Метод геометрической экстраполяции был использован также для нахождения объемов различных фаз Мо. W, Сг, Вн [63]. Такая экстраполяция позволила оценить параметры стабильности разных структур для многих металлов и предсказать структуры, впоследствии обнаруженные экспериментально (ГЦК структура таллия [32]). [c.98]

Для простоты в качестве фаз рассмотрим твердое, жидкое и газообразное агрегатные состояния чистого вещества (рис. 33). Состояния фазового равновесия (Ф = 2) с одной степенью свободы (Ы = 1) показаны на диаграмме линиями р — f (Т) — так называемыми кривыми равновесия фаз. Уравнение кривой равновесия фаз находится из условия равенства химических потенциалов фаз [c.108]

Наиболее надежным и усовершенствованным методом определения кристаллических чисто органических и неорганически-органических молекулярных соединений является метод определения соотношений количеств твердой и жидкой фаз ряда смесей с систематически изменяемым содержанием компонентов. Этот метод, называемый термическим анализом, применим к жидкостям даже при самых низких температурах и к твердым веществам во всех тех случаях, когда компоненты плавятся, не разлагаясь, и при температуре плавления не вступают в химическое взаимодействие . В результате анализа каждого соединения может быть построена диаграмма состояния твердое вещество — жидкость для данной бинарной системы. В основу этого метода положены законы термодинамики, в частности законы гетерогенного равновесия — учение о фазах . [c.840]

Как пройдут кривые зависимости давления пара раствора нелетучего вещества различных концентраций от температуры, если их наносить на диаграмму состояния чистого растворителя Можно ли на этих диаграммах показать, как изменяется температура кипения раствора и температура замерзания его в зависимости от концентрации раствора [c.194]

Диаграммы состояния различных систем строят на основании опытных данных. Наиболее распространенный метод для построения диаграмм плавкости — метод термического анализа, и основе которого лежит наблюдение за скоростью охлаждения расплавленных чистых веществ и сплавов различного состава. Изломы на кривых охлаждения свидетельствуют об изменении числа фаз в системе. [c.103]

Для характеристики исследуемой системы и расчета ее энергетического уровня необходимо знать, находится ли система в твердом, жидком или парообразном состоянии или представляет собой сочетание этих состояний. На рис. 6 представлена в общем виде диаграмма давление—объем—температура для чистых веществ. Для удобства пользования два из этих переменных параметров могут быть представлены в обычной системе координат. Графики этого типа описывают качественное поведение системы. [c.23]

Кривая 3 передает охлаждение смеси с большим содержанием В 60% А и 40% В, и поэтому кристаллизация А начнется при еще более низкой температуре. Вид кривой не отличается от рассмотренной для сплава с 75% А. Вообще охлаждение расплавов всех составов, содержащих больше 45% А, характеризуется кривыми, подобными кривым 2 или 3. Лишь для состава, точно отвечающего 45% А, т. е. точке Е, кривая охлаждения 4 имеет такой же вид, как для чистого вещества. Эта эвтектическая смесь имеет самую низкую температуру плавления. Соединив на диаграмме состояния точки, отвечающие площадкам и изломам на кривых охлаждения, получим линию Т1Е, которая называется линией ликвидуса. При температурах выше этой линии существует только однородная жидкость (область I). Линия ликвидуса Т Е показывает зависимость температуры плавления сплавов от состава и отвечает равновесию между кристаллами А и жидкостью. Горизонтальная прямая ТеТе называется линией солидуса. При температурах ниже этой линии существуют лишь твердые фазы (А и В) и отсутствует жидкость (область IV). Область II, ограниченная кривой Т Е, осью ординат и прямой ТеТе, отвечает двухфазным смесям кристаллы А+ +жидкость. Любой точке Я этой области, например, при температуре Тп соответствует равновесный расплав строго определенного состава — в данном случае содержащий 55% А. Это показывает перпендикуляр, опущенный на ось составов из точки пересечения горизонтали ТвЯЗ с линией ликвидуса. Отношение между массой твердой фазы /Птв и массой оставшейся жидкости т в двухфазной области передается правилом рычага [c.90]

При кристаллизации веществ из растворов и расплавов часто выделяются не чистые твердые вещества, а так называемые твердые растворы. Например, такие растворы образуют иод в бензоле. При охлаждении приблизительно до 5°С выпадающие из раствора кристаллы бензола окрашены иодом. Причем количество иода, растворенного в бензоле, пропорционально концентрации иода в жидком растворе. Распределение иода между жидкой и твердой фазами подобно распределению его между двумя несмешивающи-мися растворителями. Непрерывный ряд твердых растворов дают медь и золото, титан и цирконий, германий и кремний и т. п. при кристаллизации их расплавов. Фазовые диаграммы этих систем (рис. 62) аналогичны диаграммам состояния для двух смешивающихся жидкостей (рис. 57). Применительно к процессам кристаллизации для них справедливы законы Коновалова., Жидкая фаза [c.219]

На рис. V. 35 приведена более простая диаграмма состояния системы с расслоением только в жидкой фазе. Кривая D — это линия взаимной растворимости компонентов А и В в жидком состоянии. Расплав состава хс при Тс находится в равновесии с жидким слоем расплава хо и чистым компонентом В (если вещества А и В не образуют твердых растворов). Здесь сосуществуют три фазы (две жидких и одна твердая). Система при Т — Тс находится в инвариантном состоянии и пребывает в нем пока не исчезнет одна из фаз. При температурах ниже Тс останутся две фазы расплав, составы которого изображаются точками, расположенными на кривой s и твердая фаза, представляющая собой кристаллы В. Достигнув температуры Ts, расплав застывает как эвтектика состава Xs. [c.310]

Важным и типичным примером может служить оценка достоверности диаграмм состояния чистых веществ. Часто линии таких диаграмм описываются уравнениями, содержащими коэффициенты, найденные по результатам анализа, или эти диаграммы основаны на исследованиях, при которых нужно знать чистоту вещества не только по изучаемой примеси, но и по всем потенциально возможным загрязнениям (например, при использованйн для построения диаграммы эффекта Холла). Пример оценки достоверности участка диаграммы приведен на рис. 3 (вид диаграммы по данным [6]) положение и вид границы раздела областей а и а + L оказываются значительно менее четкими, если принять во внимание погрешности определения концентрации примеси в материале. [c.136]

Ма рис. 3.14 представлена диаграмма состояния чистого растворителя, т. е. однокомпонентной системы (кривые / и 2) и раствора (кривые 7 и 2 ). Кривая 2 характеризует зависимость давления насыщенного пара чистой жидкости от температуры, кривая 2 — такая же зависимость для давления пара над раствором. Кривая 3 — кривая возгонки кристаллов, она пересекается с кривой 2 в точке О, из которой исходит кривая 1 — кривая плавления или, точнее, кривая начала отвердевания раствора. Эта кривая располагается левее кривой / плавления чистого вещества. Следовательно, при одном и том же давлении появление первых кристаллов из раствора прк охлаждении происходит при более низкой температуре, чем температура плавления чистого вещества. [c.115]

Графическое выражение зависимости между значениями переменных (температура, давление, концентрация), определяющих состояние системы, называется диаграммой состояния. Анализ диа-грам1мы СОСТОЯНИЯ позволяет определить число и химическую природу фаз, границы их существования, характер взаимодействия компонентов, наличие соединений, их состав и относительную устойчивость без выделения образующихся веществ в чистом виде и их анализа. Это отличает анализ диаграмм состояния от препаративного метода исследования. [c.59]

Рекомендуется чистый тетрахлорид циркония получать термическим разложением гексахлорцирконата натрия NaaZr lg [221]. Электролиз хлоридов циркония и гафния в расплаве хлористых и фтористых солей щелочных металлов относится к перспективным методам получения этих элементов в металлическом состоянии [222], поэтому сведения по химии хлоридов циркония, гафния и диаграммы состояния этих веществ имеют весьма большое значение. [c.117]

Для инженерных целей весьма часто термодинамические данные представляют в виде таблиц. Работа [20] по свойствам воды является, вероятно, классическим образцом табулирования термодинамических свойств чистого вещества. Такие методы представления данных сопровождаются обычно диаграммами, подобными диаграмме Мольо. Было много попыток представить в относительно простой форме термодинамические свойства смесей, с которыми приходится сталкиваться в нефтяной промышленности. Наиболее эффективные и простые методы основаны на использовании принципа соответственных состояний п концепции псевдо-критических величин Кея [20] для смесей. Литература в этой области весьма обширна, и повторять имеющийся обзор [34] не имеет смысла. Связь термодинамических свойств с состоянием фазы весьма сложна, и представление результатов в виде графиков и таблиц, по-видимому, не может быть использовано для всей области температур, давлений и составов, представляющих интерес для нефтяной промышленности. [c.63]

Вернемся к рис. 11.7. Из него видно, что существует точка пересечения кривых 7 (Л 2) и 72( 2)- называется эвтектической. В этой точке сосуществуют три фазы жидкая эвтектического состава и две твердые (чистые вещества). Соответственно А зд. и — состав и температура эвтектики. Термин "эвтектика" в переводе с феческого означает легкоплавящийся . Прямая ДА 2) = называется прямой солццуса. Ниже этой прямой система всегда находится в твердом состоянии. Диафамма, представленная на рис. 11.7, носит название диаграммы плавкости. [c.201]

Перейдем к обсуждению свойств системы с диаграммой плавкости, изображенной на рис. 11.7. Если фигуративная точка расположена над кривыми ликвидуса, то система находится в жидком состоянии. В соответствии с правилом фаз у нее три независимые степени свободы, например Р, Тм Х- . Ниже прямой солидуса система находится в твердом состоянии это механическая смесь твердых кристаллов двух чистых веществ. В этом состоянии (точка К) у системы две степени свободы, так как в отличие от жидкого (точка А) состояния система двухфазна. [c.201]

Для пойимания явления возгонки следует ознакомиться с диаграммой состояний однокомпонентной системы [2, с. 20—28, рис. 1.4]. На рис. 65 показана такая диаграмма, присущая большинству чистых веществ. Найдите на ней поля кристаллической, жидкой и газовой (пар) фаз и кривые между полями, показывающие зависимости температуры плавления от давления, и давление пара над жидкой и кристаллической фазами. [c.102]

Очистка перегонкой (дистилляцией). Этот способ очистки основан на превращении загрязненной жидкости в пар, не содержащий примесей, с последующей его конденсацией в жидкость. Разумеется, можно очищать и твердые вещества, переводя их в жидкость, а затем в пар. Для ускорения очистку проводят обычно при кипении жидкости, т. е. при том давлении паров жидкости, которое равно атмосферному. Изучите диаграмму состояния однокомпонентной системы (см. рис. 65) и покажите на диаграмме путь превращения вещества при перегонке. Объясните, почему чистая жидкость кипит при постоянном давлений [2, с. 20—25]. [c.104]

Зависимость Робщ на рис. 3.9 представляет собой диаграмму состояния бинарный раствор — пар (газ). Ось АВ изображает состав бинарной системы в мольных долях, если его длина равна единице, или мольных процентах, если его длина принята за 100%. От точки А диаграммы откладываются значения мольной доли (или мольного процента) компонента В. В точке В мольная доля компонента В равна единице. Промежуточные составы характеризуются точками на отрезке АВ, при этом Л д + + Л в=1 (или 1007о). На осях ординат наносятся значения давления пара чистых веществ р л и р в. Верхняя прямая, соеди- [c.98]

Это обусловлено тем, что удельный объем веществ в жидком состоянии обычно больше удельного объема в твердом состоянии. Рассмотрим вопрос о влиянии давления на равновесие фаз в системе на примере диаграммы, изображенной на рис. 79 (pi > Ро)- Из диаграммы видно, что повышение давления в системе привело к увеличению температур начала кристаллизации расплавов чистых веществ А, В и эвтектики. Эвтектическая температура для расплава Е больше, чем для расплава Е. Изменяется и состав эвтектики. Эти положения вытекают из правила фаз Гиббса. Действительно, если в двухкомпонентной системе учитывать влияние давления, то инвариантная точка возникает лишь в том случае, если система будет четырехфазной. Если же в равновесии находятся только три фазы, то в этом случае система будет моновариантной и, следовательно, будет существовать зависимость соответствующих температур плавления и состава фаз от давления. [c.212]

Диаграмма состояния двухкомпонентной системы из твердого вещества и жидкости. Если приготовить при 0° с разбавленный раствор поваренной соли (на 100 г воды менее 10 г МаС1) и охлаждать его, то из раствора будет выделяться лед, т. е. вымерзать чистый растворитель, вследствие чего концентрация раствора будет расти . Раствор и лед при каждой данной температуре и каждом данном давлении составляют настоящую равновесную систему со всеми ее характерными признаками. [c.151]

При образовании непрерывных твердых растворов встречаются системы, когда линии ликвидуса и солидуса имеют общую точку касания и проходят через экстремум — минимум или максимум (рис. 143, а, б). Составы, отвечающие экстремальным точкам, имеют на кривой охлаждения нонвариантную остановку, что, казалось бы, противоречит правилу фаз . На самом деле для этих составов в уравнении правила фаз следует учесть дополнительное условие Х1 = Хз, что снижает вариантность системы на единицу. Условно такие системы можно считать однокомпонентными, и тогда С=1+ -Ы—2 = 0. Рассмотренные типы диаграмм состояния являются предельными. Так, диаграмма на рис. 140 представляет идеальный вариант, поскольку абсолютно нерастворимых веществ в природе не существует. С учетом ограниченной растворимости компонентов друг в друге диаграмма состояния эвтектического типа видоизменяется (рис. 144). Отличие ее от рис. 140 состоит в том, что ири охлаждении расплава I из него кристаллизуются не чистые компоненты А и В, а твердые растворы а (твердый раствор В в А) и Р (твердый раствор А в В). Первый выделяется при кристаллизации доэвтектических сплавов, второй — при кристаллизации заэвтек-тических сплавов. Новым фазам (а и р) отвечают геометри- [c.332]