Однокомпонентные системы. Диаграмма состояния воды

Диаграмма состояния воды. Диаграмма состояния представляет собой графическое V е/ изображение зависимости между различными величинами, характеризующими состояние системы. Диаграммы состояния широко применяются в химии. Для однокомпонентных систем обычно используются диаграммы состояния, показывающие зависимость между давлением и температурой они называются диаграммами с о с т о я и и я в координатах Р — Т. [c.205]

Рассмотрим теперь диаграмму состояния серы (рис. 8.2). Как и в случае воды, здесь тоже однокомпонентная система. Она отличается от диаграммы воды, потому что сера имеет две кристаллические модификации. Число возможных фаз для серы равно четырем твердая ромбическая, твердая моноклинная (термически более устойчивая), жидкая и газообразная. [c.151]

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]

В качестве первого примера однокомпонентных систем рассмотрим диаграмму состояния воды. Эта диаграмма изображена на рис. 49. В точке О существуют три фазы лёд — жидкая вода — пар. Эта система инвариантна. Она может существовать только при определенных значениях температуры и давления. Если изменить в этой точке одну из переменных, то исчезнет одна из фаз. Например, если увеличить температуру, то исчезнет твердая фаза. Следует отметить, что, пока фаза не исчезнет, температура не изменится. Так, если к системе подводить тепло, то лед будет плавиться, тепло будет расходоваться на плавление льда и, пока он весь не расплавится, температура будет постоянна. [c.117]

Однокомпонентные системы. Диаграмма состояния воды 115 4. Диаграмма состояния серы. Монотропные и энантиотропные [c.397]

Диаграмма состояния воды. Диаграмма состояния (или фазовая диаграмма) представляет собой графическое изображение зависимости между величинами, характеризующими состояние системы, и фазовыми превращениями в системе (переход из твердого состояния в жидкое, из жидкого в газообразное и т. д.). Диаграммы состояния широко применяются в химии. Для однокомпонентных систем обычно используются диаграммы состояния, показывающие зависимость фазовых превращений от температуры и давления они называются диаграммами состояния в координатах р—Т. [c.213]

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]

Однокомпонентная система в областях своего однофазного существования имеет две термодинамические степени свободы в соответствии с (11.160), т. е. является бивариантной. Приведенные положения иллюстрируются диаграммами состояния воды и серы (рис. 8 и 9). Трой- [c.133]

Однокомпонентная система может существовать в одно-, двух- и трехфазном состоянии. Диаграммы состояния для воды и бензола приведены на рис. 33 а и б. [c.163]

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]

В проекции пространственной модели фазового состояния воды на плоскость р/, наиболее удобной для пользования, отражены три обширные области, в которых три фазы существуют каждая в отдельности. В таких однокомпонентных однофазных системах число степеней свободы равно двум (бивариантные системы) и для их описания должны быть известны температура и давление. Границами, разделяющими области на этой диаграмме, являются линии (следы проекций, соответствующих плоскостям объемной модели), и поэтому точкам, лежащим на них, соответствует равновесие двух фаз вода—пар (АВ), вода— лед (АО), лед — пар АС). Как уже отмечалось, для характеристики таких систем достаточно указать лишь температуру или давление, так как они имеют только одну степень свободы. [c.8]

Примерами однокомпонентных трехфазных систем могут служить химически однородные вещества, находящиеся в трех агрегатных состояниях, например лед — вода — пар, газ — сжиженный газ — гидрат газа, сера ромбическая — сера моноклинная— сера жидкая. На диаграммах зависимости давления от температуры, отображающих сосуществование трех фаз, такое состояние системы отмечается точкой это так называемая тройная точка. [c.40]

I. Однокомпонентные системы. Диаграмма состояния воды. Полиморфизм. Диаграмма состояния серы. Энан-тиотропные и монотропные превращения а- и -сурьма. Метастабильные состояния [c.152]

Это уравнение выражает правило фаз. Из него следует, что число фаз при равновесии в любой гетерогенной системе не может быть больше, чем К- -2, поскольку чнсло степеней свободы С ие может быть меньще нуля. Таким образом, максимальное число фаз в однокомпонентной системе равно 3, как это уже было показано на примере диаграммы состояния воды. Так как при Ф=3 С = 0, то такую систему называют нонвариант-ной. Если число фаз уменьшается до двух, то С=1, и система называется моновариантпой. Наконец, при Ф = = 1 и С=2 система дивариантна. [c.80]

В случае одкокомионентпой системы в уравнение состояния входят три переменные например температура Т, давление р и концентрация С или Т, р и мольный объем V. Любые две из них можно рассматривать как независимые переменные, а третью — как их функцию. В большинстве случаев в качестве независимых переменных принимают температуру и давление. Откладывая значение этих двух переменных по двум осям прямоугольной системы координат, получаем двумерную (плоскую) диаграмму, кал<дая точка на плоскости которой выражает условия (сочетание температуры и давления), при которых находится система. Плоская диаграмма состояния однокомпонентной системы позволяет определить возможное число и характер фаз при выбранных условиях, но никак не отралоет объем системы, а следовательно, и изменения объемов при переходе от одной фазы к другой. Эти изменения могут быть очень значительными, например при переходе жидкости или кристаллов в пар. Так, при 273 К Упар/ вода=1240. [c.269]

Простейшим примером однокомпонентной системы может служить иода. При сравнительно небольших давлениях вода может существовать в трех фазах газа, жидкости и одной из модифпкаг1,ий льда. Состояния воды могут быть описаны па графике зависимости давления от температуры, называемом диаграммой состояния воды (рис. 43). [c.107]

Поля диаграммы состояния, отвечающие областям существования льда, воды и пара, которые ограничены соответствующими ли ниями двухфазных равновесий, представляют собой двумерные геометрические комплексы (имеют две степени свободы). В пределах этих полей можно произвольно менять оба параметра (м температуру и давление), а система при этом будет оставаться однофазной. Итак, тройная точка, в которой сосуществуют в однокомпонентной системе три фазы, представляет равновесие с нулевой степенью свободы, или нонвариантное равновесие. Аналогично двух- и o i4o [c.324]

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]

Рнс. 7. Диаграмма состояния Т) фазе однокомпонентной системы — воды. [c.111]

В качестве примера диаграммы состояния однокомпонентной системы рассмотрим диаграмму воды (рис. 7). Линии ОА, ОВ и ОС разделяют диаграмму на три области, соответствующие газообразному, жидкому и твердому состояниям. В любой из трех областей можно произвольно менять в известных преде-ах (не выходя за пределы области) оба параметра — температуру и давление, не изменяя фазового состояния системы. [c.111]

Рассмотрим графическую зависимость фазового состояния однокомпонентной системы, например воды, от внешних условий (р и Т). Такие графики получили название фазовых диаграмм или диаграмм состояния-, их строят на основании экспериментальных данных. [c.54]

Фундаментальным принципом построения диаграмм состояния является правило фаз Гиббса. Введем предварительно понятие о независимом компоненте и степени свободы. Независимые компоненты — химически индивидуальные вещества, наименьшее число которых достаточно для образования всех фаз в системе. Следует различать термодинамическое понятие о независимом компоненте и тривиальное понятие о компоненте как составной части системы . Если система физическая, то оба понятия совпадают. Например, система, состоящая из воды, льда и водяного пара при 0,01°С и 6,12 гПа, однокомпонентная, поскольку для формирования всех трех фаз в системе достаточно одного индивидуального вещества — воды. Система, состоящая из насыщенного раствора сахара в воде и водяного пара над раствором, образует три фазы (кристаллы сахара, раствор и пар), но является двухкомпонентной (сахар + вода). [c.192]

Рассмотрим диаграмму состояния однокомпонентной системы — воды (рис. 91). Тройную точку, координаты которой определяют условия сосуществования трех фаз, можно рассматривать Диграмма состояния [c.193]

Поля диаграммы состояния, отвечающие областям существования льда, воды и пара, которые ограничены соответствующими линиями двухфазных равновесий, представляют собой двумерные геометрические комплексы (имеют две степени свободы). В пределах этих полей можно произвольно менять оба параметра (и температуру, и давление), а система при этом будет оставаться однофазной. Итак, тройная точка, в которой сосуществуют в однокомпонентной системе три фазы, представляет равновесие с нулевой степенью свободы, или нонвариантное равновесие. Аналогично двух- и однофазные состояния, отвечающие линиям и полям диаграммы, принадлежат равновесиям с одной или двумя степенями свободы или представляют моновариантные или дивариантные (бивариантные) равновесия. [c.193]

Мы уже познакомились с фазовой диаграммой для однокомпонентной системы (см. рис. 11.11). В однокомпонентной системе содержится только одно химическое вещество, хотя оно может быть представлено сразу несколькими состояниями. Каждая отличимая по внешнему виду часть системы называется фазой , и на рис. 11.11 указано сушествование трех различных фаз — твердой, жидкой и газообразной. В многокомпонентных системах могут одновременно существовать две жидкие фазы, как, например, в смеси масла с водой. [c.198]

Системы жидкость—твердое. Равновесие однокомпонентной системы обычно изображают в координатах давление (Р) — температура (Т), как это показано на рис. 1Х-8. Здесь линии АВ, АС и АО разделяют поле диаграммы на три области, соответствующие твердому, жидкому и парообразному состояниям. Переход через линию АВ влево соответствует кристаллизации (отверждению) вещества, а вправо — его плавлению. Линия А В выражает зависимость температуры плавления от давления. За небольшим исключением (например, вода, висмут), температура плавления веществ возрастает с увеличением давления. Переход через линию АС влево отвечает кристаллизации из паровой фазы (десублимация), а вправо — испарению (сублимация) твердой фазы. В точке, соответствующей определенным значениям Р и Т для каждого вещества, сосуществуют все три фазы. [c.436]

Рассмо фим диаграмму состояния однокомпонентной системы — воды (рис. 91). Тройную точку, координаты которой определяют условия о,01 С [c.193]

Для однокомпонентной системы, в которой твердая фаза находится лишь в одной модификации, возможны двэ типа диаграмм состояния тип серы (рис. 1) и тип воды (рис. 2). [c.14]

ТРОЙНАЯ ТОЧКА — точка на диаграмме состояния, соответствующая теми-ре t и давлению р, при к-рых имеет место равновесие трех фаз. На основании фаз правила можно показать, что в однокомпонентной системе при равновесии не может быть больше трех фаз. Пример Т. т. дает равновесная система, состоящая из льда, воды и водяного пара (см. Диаграмма состояния). Положение Т. т. на диаграмме для каждого вещества задается определенными значениями темп-ры и давления. Так, напр., для воды положение Т. т. определяется значениями =0,0076 и р=4,58 мм рт. ст., для двуокиси углерода г=— 56° и р=5,1 атм. [c.142]

Из правила фаз следует, что число степеней свободы однокомпонентной трехфазной системы равно нулю, т. е. все параметры предопределены. На диаграмме состояния этому случаю соответствуют точки, в которых сосуществуют одновременно три фазы, такие точки называются тройными. Для воды тройная ТОЧ- - Рис. 9-2. Давление насыщенного пара как ка характеризуется темпера- функция температуры вещества, [c.337]

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]

Таки <1 образом, плоская диаграмма состояния однокомпонентной системы позволяет определить возможное число и характер фаз при выбранных условиях. Но плоская диаграмма никак не отражает объем системы, а следовательно, и изменения объемов при переходе от одной фазы к другой. Эти изменения могут быть очень значрггельными, например при переходе жидкости или кристаллов в пар. Так, при 0° С Опар/ вода = 200 ООО. [c.338]

Рис. 58. Диаграмма состояния однокомпонентной системы тина воды.

Диаграмма состояния однокомпонентной системы типа воды (см. рис. 58) отличается тем, что повышение давления сдвигает равновесие жидкой и твердой фаз (кривая ОВ) в сторону низких температур. Это вызвано тем, что плотности твердых фаз в системах типа воды бывают меньше плотности жидких фаз, находящихся с ними в равновесии. Моновариантные кривые жидкость — твердая фаза на диаграммах типа воды имеют угол наклона к оси ОХ более 90°. [c.200]

Примером диаграммы равновесия в однокомпонентной системе является диаграмма зависимости агрегатных состояний воды от температуры t и давления р (рис. 1). Любая точка на диаграмме, [c.36]

В качестве простейшего примера рассмотрим систему состояний воды. Если мы можем допустить, что лед, жидкая вода и водяной пар имеют одинаковый состав (Н2О) и в системе в целом это соотношение водорода и кислорода сохраняется, то эта система однокомпонентная и диаграмма ее состояний в схеме можетбыть представлена на фиг. 2, если пренебречь аномальными свойствами льда (температура плавления льда с возрастанием давления понижается, а не повышается, как в нормальном случае, изображенном на диаграмме). Но в действительности вода может быть диссоциирована на водород и кислород, которые могут растворяться в двух соприкасающихся фазах в различном количестве. Различия состава соприкасающихся воды и пара или воды и льда ничтожно малы и в большинстве случаев мы ими можем пренебречь и рассмат[)ивать эту систему как однокомпонентную. Но если мы желаем принять во внимание эти различия состава, то должны рассматривать систему как двухкомпонентную, т. е. число компонентов в данном случае зависит от детальности, с которой мы изучаем систему. [c.16]

Диаграмма состояния для однокомпонентной системы. Приложение правила фаз к воде можно показать с помощью рис. 6-3 (стр. 150). На диаграмме обозначены три большие области, в которых лед, жидкая вода и пар могут существовать каждый в отдельности. Для полного описания состояния системы недостаточно только установить, что имеется одна фаза, а также недостаточно знать, что единственная фаза находится при данной температуре. Чтобы наиболее полно охарактеризовать систему в [c.261]

Из правила фаз следует, что число степеней свободы однокомпонентной трехфазной системы равно нулю, т. е. все параметры предопределены. На диаграмме состояния этому случаю соответствуют точки, в которых сосуществуют одновременно три фазы, такие точки называются тройными. Для воды тройная точка характеризуется температурой 0,0098° С и парциальным давлением пара 4,58 мм рт. ст. На рис. 9-2 приведена графическая зависимость давления насыщенного пара от температуры р = /( ) для воды. Эта кривая делит диаграмму на две области нижняя—-область насыщенного пара и верхняя — область вещества в твердом или жидком состоянии. Граница между ними дается третьей кривой [c.337]

Это — система однокомпонентная (один компонент — НоО . Если ж взучать фазовое равновесие воды в открытом сосуде, то здесь будет налицо второй компонент — воздух. Вода в этом случае будет находиться под давлением не только своих паров, но и атмосферы. Система вода воздух, как двойная (бинарная), будет иметь три степени свободы и для графиче ского представления ее состояния понадобилась бы пространственная с стема координат (С, р. Г-диаграмма). [c.136]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология