Понятие о диаграммах состояния

Термодинамическая теория перегонки основана на использовании введенного в главе I понятия равновесного процесса, в котором интенсивные свойства системы приобретают определен-, ность, позволяющую вести расчеты с помощью диаграмм состояния и уравнений парожидкостного равновесия на основе материального и энергетического балансов. [c.63]

ПОНЯТИЕ О ДИАГРАММАХ СОСТОЯНИЯ 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ [c.61]

ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О ДИАГРАММАХ СОСТОЯНИЯ И МЕТОДЫ [c.47]

У всех веществ давление насыщенного пара с повышением температуры возрастает, и на диаграммах состояния кривая давления пара отклонена вправо от оси р (см. рис. 1.4). Увеличение давления приводит к повышению температуры кипения, и, наоборот, при уменьшении давления жидкости кипят при более низких температурах. Различие процессов испарения и кипения носит скорее кинетический характер, поэтому понятия энтальпия кипения и энтальпия испарения совпадают и в термодинамике обычно говорят только об энтальпии испарения, хотя часто относят ее к температуре кипения. [c.23]

Основным элементом, определяющим свойства и структуру сталей этого типа, является углерод. Содержание его колеблется от 0,025% (электротехническая сталь типа армко, обозначаемая буквой А) до 1,4% стали с высоким содержанием углерода обозначаются обычно так У8, УП, У13 и т. д. (цифра означает содержание углерода в десятых долях %). Сортность стали определяется временным сопротивлением разрыву, пределом текучести, твердостью и другими механическими свойствами. Последние могут быть изменены посредством закалки и отпуска при различных температурах. Эти процессы могут быть поняты при детальном рассмотрении диаграммы состояния железо—углерод , подробно изучаемой в курсах металловедения. [c.352]

Понятие температуры точки росы используется для экспериментального определения значения влагосодержания влажного воздуха. Дело в том, что непосредственное измерение величины влагосодержания (дс) газов не представляется возможным ввиду отсутствия надежных датчиков, реагирующих на влагосодержание воздуха. Поэтому измеряется значение температуры точки росы, а потом по соотношению (10.4) или по диаграмме состояния определяется величина влагосодержания дс. Температура ip измеряется с помощью термопары (или терморезистора), заделанной в полированную металлическую поверхность, охлаждаемую с противоположной стороны хладагентом с постепенно понижающейся температурой. Значение температуры ip фиксируется термопарой в момент появления на полированной поверхности росы (слоя мелких капелек), что определяется с помощью несложного оптического приспособления, например по снижению яркости отражаемого поверхностью светового луча. [c.554]

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 0,0ГС и [c.323]

Понятие о диаграммах состояния металлических систем [c.270]

Термическая обработка, микроструктура и дисперсионное упрочнение сплавов многокомпонентной промышленной серии 2000 могут быть поняты до некоторой степени при изучении основной бинарной системы А1 — Си. Алюминиевый угол диаграммы состояния этой системы показан на рис. 85. Алюминий может удерживать в твердом растворе до 5,7 % меди. Силавы серии 2000 нагреваются под закалку до температуры в пределах от 493 до 535°С. [c.234]

Таким образом, при исследовании закономерностей процесса ректификации смесей в случае усложненной структуры диаграммы состояния такие понятия, как четкость ректификации, заданное разделение и многие другие, качественно отличаются от тех же понятий, применяемых в практике разделения зеотропных смесей. При этом последние следует рассматривать как частный случай. [c.150]

Понятие температуры мокрого термометра также используется для определения влагосодержания х влажного воздуха. Для этого экспериментально измеряется значение с помощью термометра или термопары (терморезистора), у которого баллончик с термометрической жидкостью (водой) постоянно поддерживается во влажном состоянии, для чего этот баллончик (или горячий спай термопары, или терморезистор) обернут тканью, второй конец которой опущен в воду. Капиллярными силами вода поднимается по ткани к баллончику и непрерывно испаряется с его поверхности при этом теплота, необходимая для испарения, поступает из близлежащих слоев паровоздушной смеси, а образующиеся пары влаги насыщают прилегающий к поверхности испарения влажный воздух. Влажная ткань и термометрическая жидкость в баллончике термометра (или материалы горячего спая термопары) принимают температуру мокрого термометра которая и измеряется по шкале термометра (или по шкале вольтметра, подключенного к термопаре или к схеме терморезистора). Значения и температуры t паровоздушной смеси подставляются в систему (10.5), откуда затем находятся искомые величины X и х ас (вместо численного решения системы (10.5) может быть использована диаграмма состояния влажного воздуха (см. рис. 10.2 и 10.3, б)). Такой способ определения влагосодержания воздуха называется психрометрическим, а пара термометров (или термопар), измеряющих значения i и - психрометром. [c.555]

Принцип соответствия, который также был установлен Курнаковым [2], в общей форме может быть сформулирован следующим образом Каждому комплексу фаз, находящихся в данной системе в равновесии, соответствует на диаграмме определенный геометрический образ. Химическая диаграмма представляет собой замкнутый комплекс точек, линий, поверхностей и других геометрических образов, причем понятию комплекса в диаграмме соответствует понятие системы, и разные элементы первого находятся во взаимном однозначном соответствии с элементами последней. Это положение составляет сущность принципов соответствия. Применение этого принципа к некоторым диаграммам состояния двойных систем иллюстрировано в гл. VI и др. Дополним эти иллюстрации еще несколькими. [c.445]

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]

ПОНЯТИЕ О ПРАВИЛЕ ФАЗ. ДИАГРАММЫ СОСТОЯНИЯ И ПОНЯТИЕ О ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОМ АНАЛИЗЕ [c.59]

Понятие о системах, фазах и компонентах. Диаграмма СОСТОЯНИЯ воды [c.7]

В связи с этим, укажем на работы Китайгородского [21, 46—48], которые трактуют возможность образования непрерывных твердых растворов органических соединений вообще и н. парафинов — в частности, с точки зрения идей органической кристаллохимии. Китайгородским и сотрудниками было недавно показано, что многие особенности диаграмм состояния бинарных систем органических веществ могут быть поняты, если использовать понятия плотной упаковки и симметрии органических кристаллов. Были выяснены условия образования твердых растворов органических соединений. Согласно этим условиям твердые растворы замещения образуются всегда, если формы смешивающихся молекул достаточно близки друг к другу, но непрерывный ряд твердых растворов образуется лишь в том случае, если симметрия расположения молекул у смешивающихся кристаллов одинакова. [c.205]

Секторы на диаграммах составов аналогичны областям кристаллизации отдельных фаз в обычных диаграммах состояния. Чтобы более точно очертить границы между ними, а также постепенный ход изменений соотношения компонентов внутри каждого сектора, автор пользуется понятием энтропии , почерпнутым из теории информации. На основе массовых анализов кернов вычисляется энтропия , т. е. вероятность образования составов с данным [c.293]

Важной областью применения рентгеновских лучей является рентгенография металлов и сплавов, к-рая превратилась в отдельную отрасль науки. Понятие ( рентгенография включает в себя, наряду с полным пли частичным Р. а., также и другие способы использования рентгеновских лучей — рентгеновскую дефектоскопию (просвечивание), рентгеноспектральный анализ, рентгеновскую микроскопию и др. Элементы Р. а, в рентгенографии металлов используются очень широко. Определены структуры чистых металлов и многих сплавов. Основанная на Р. а. кристаллохимия сплавов — один из ведущих разделов металловедения. Ни одна диаграмма состояния металлич. сплавов не может считаться надежно установленной, если данные сплавы не исследованы методами Р. а. Благодаря применению методов Р. а. оказалось возможным глубоко изучить структурные изменения, протекающие в металлах и сплавах при их пластич. и термич. обработке. [c.331]

Построение диаграмм состояния, как было отмечено выше ( 39), явилось весьма плодотворным путем изучения фазовых превращений, однако ценность графических методов была понята сравнительно недавно. Впервые о большом значении объединения химии, физики и геометрии для выяснения природы смешанных тел писал М. В. Ломоносов в 1741—1752 годы. Но труды М. В. Ломоносова были забыты, и прошло более ста лет, пока к тем же идеям пришел Д. И Менделеев, посвятивший ряд работ изучению растворов. [c.187]

ФАЗОВАЯ ДИАГРАММА (в х и м п и) — совокупность геометрич. элементов (точек, линий, поверхностей II т. д.), к-рые изображают связь между параметрами, определяющими состояние физико-химич. системы (и ее состав, если система состоит более чем нз одного компонента), и параметрами, характеризующими фазовые превращения в системе. Примеры наиболее употребительных Ф. д. диаграмма одиокомпо-нентной системы, дающая связь между темн-рой и давлением фазовых превращений (см. Диаграмма состояния) диаграммы конденсированного состояния двойных и тройных систем (см. Двойные системы, Тройные системы) диаграммы давления пара и диаграммы точек кипения (см. Жидкие системы) всевозможные диаграммы растворимости. Понятие Ф. д. обычно считают тождественным с понятием диаграмма состояния , хотя последнее должно трактоваться в несколько более широком смысле так, под это понятие должны подпадать и диаграммы однофазных систем (нанр., диаграмма, изображающая зависимость между темп-рой, давлением и объемом газа). [c.187]

В Проекте терминологии рекомендуется, таким образом, вместо ранее употреблявшегося понятия диаграмма состояния пользоваться тремя понятиями собственно диаграмма состояния , физико-химическая диаграмма и диаграмма фазовых превращений (фазовая диаграмма). В соответствии с понятиями, вкладываемыми в эти термины, диаграммы состояния и физико-химические диаграммы состав — состояние — свойство, когда на них разграничены области существования фаз, одновременно могут называться фазовыми диаграммами. Однако физико-химические диаграммы, содержащие в качестве одной из переменных свойство, не могут быть диаграммами состояния. По новой терминологии, в частности, диаграммы плавкости и растворимости не являются диаграммами состояния. Они могут быть только или физико-хи-мическими или фазовыми диаграммами. В современной научной литературе рекомендуемые Проектом терминологии понятия не получили всеобщего признания. Так, диаграммы плавкости и растворимости называются и диаграммами состояния. Вероятно, поводом для отождествления этих понятий служит тот факт, что на диаграммах плавкости и растворимости свойства измеряются в тех же единицах, что и параметры состояния (температура, концентрация) и отк.ладываются на координатах параметра состояния (температура и состав). Мы, однако, в последующем изложении будем проводить различие между понятиями диаграмма состояния, физико-химическая диаграмма состав — свойство — свойство и фазовая диаграмма в соответствии с рекомендациями Проекта терминологии . [c.40]

Из этого соотношения следует, что число сосуществующих в равновесии фаз не может быть больи е трех, так как число степеней свободы не может быть меньше нуля. В свою очередь число независимых переменных не может быть больше двух, так как число фаз не может быть меньше единицы. Поэтому для однокомпонентной системы зависимость между переменными можно выразить диаграммой на плоскости, а в качестве переменных выбрать температуру и давление ввиду того, что они более доступны непосредственному изменению. Понятие концентрации в такой системе лишено смысла. Плоская диаграмма состояния однокомпонентной системы позволяет определить возможное число и характер фаз при выбранных условиях. Но следует учитывать, что плоская диаграмма в координатах р — Т не отражает изменения объема системы при переходе от одной фазы к другой, между тем такие изменения могут быть весьма значительными, например при переходе жидкостей или кристаллов в пар. Чтобы изобразить графически зависимость между р, Т, о, необходимо использовать систему координат из трех взаимно перпендикулярных осей, каждая из которых отвечает значениям одной переменной. Рассмотрим примеры диаграмм однокомпонентных систем. [c.171]

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]

Из разобранных примеров видно, что нет и не может быть проведено резкой границы между понятиями твердый раствор и интерметаллическое соединение . Это — разные случаи проявления химизма между двумя элементами. И нет поэтому ничего удивительного в том, что в ряде случаев одна фаза охватывает область от интерметаллического соединения до одного из его компонентов. Примером может служить диаграмма состояния системы № — А1 (рис. 289). Ниже температуры 1100° С однородная фаза распадается на два твердых раствора а и а", осуществляющихся на основе алюминия и NiзAl (структурный тип СизАи). Выше этой температуры существуют непрерывные твердые растворы между соединением и одним из компонентов. [c.298]

Особенности диаграммы состояния. Фазовый состав це-мент1Югс клинкера и химические реакции, протекающие в цементной печи, могут быть поняты при рассмотрении соответствующей диаграммы состояния (гл. И). Полная фазовая диаграмма системы, включающей оксид железа и другие микроком-понеиты (такие, как оксиды щелочных металлов, MgO и др.). [c.236]

Обсудим сформулированные вопросы с учетом результатов работ [3, 24, 25, 29, 53, 55, 56]. При этом наметим следующий план. Будем связывать тем или иным способом класс многокомпонентных систем с числом азеотропов [56], имеющихся на диаграмме состояния. Помимо того, введем понятие о типе диаграммы состояния [3, 25], характеризуя его набором чисел особых точек каждого из возможных видов. При таком подходе число азеотропов играет роль удобного внешнего признака, выделяющего сравнительно небольшое число типов диаграмм. Числа же особых точек с учетом их типа позволяют охарактеризовать диаграмму состояния в отношении ее структуры, причем исследование и классификация диаграмм оказываются тесно связанными с термодинамико-топологическими структурными закономерностями, рассмотренными ранее. В то же время классификация диаграмм по характеру и числу особых точек обусловлена тем, что особые точки определяют качественный вид диаграммы фазового равновесия и характер протекания процессов дистилляции и ректификации. [c.92]

На рис. XVII.И изображена плоская диаграмма системы А—В—С. Пограничные кривые е Е, е Е и вдЕ изображены на ней толстыми линиями, а изотермы, отвечающие изученным выше разрезам,— тонкими, причем около каждой изотермы подписана соответствующая температура. Направления, по которым падают температуры, показаны стрелками лишь на сторонах треугольника, так как об этих направлениях дает понятие последовательность изотерм. На сторонах треугольника АВ, АС и ВС, как на осях, построены диаграммы состояния двойных систем. Можно считать, что наша призма состояний (см. рис. XVII.1) разрезана по своим боковым ребрам, а грани ее повернуты до совмещения с плоскостью ее основания. Таким способом изображают плоские диаграммы состояния тройных систем, чтобы подробно изобразить на них и состояние двойных. [c.198]

На рис. 2.15 приведена диаграмма состав — удельный объем для системы метан—н-бутан—декан при давлении 70,3 кПсм . На нем показаны кривые точек росы и точек кипения и несколько соединительных линий. В однофазной области поведение отображается линейчатыми поверхностями, а в гетерогенных областях — неплоской поверхностью, описываемой прямой линией. Легко понять, что прогнозирование сложной картины объемного поведения многокомпонентных систем или даже его графическое изображение является трудной задачей. Естественны обобщающий подход к ее решению предложил Кэй в работе [15]. Для многокомпонентных систем он ввел понятие псевдокритического состояния, аналогичное понятию критического состояния для чистых веществ, с,чужащее основой для корреляции свойств подобных смесей. Определение параметров псевдокритических состояний для многокомпонентных систем сопряжено с известными трудностями. [c.31]

Характерной чертой фаз внедрения являются очень широкие области гомогенности, зачастую достигающие десятков атомных процентов. Поэтому понятие точечных дефектов для таких систем, вообще говоря, лишено смысла. Так, в системе Pd—Н отношение числа атомов водорода к числу атомов палладия может непрерывно изменяться от нуля до значения, равного единице и соответствующего стехиометрическому составу PdH, причем во всей области составов структура металлической подре-щетки отвечает ГЦК структуре чистого палладия. При стехиометрическом составе PdH все октаэдрические позиции заняты водородом и взаимное расположение атомов Pd и Н отвечает чередованию ионов в структуре Na l. Подобное строение характерно и для всех остальных фаз внедрения, однако для их подавляющего большинства имеют место либо ограниченные области гомогенности, разделенные на диаграмме состояний двухфазными областями, либо полиморфные превращения катионной подрешетки, происходящие при увеличении концентрации металлоида (так называемый концентрационный полиморфизм). Эти превращения чаще всего протекают в последовательности ОЦК—>-КГ—>-ГЦК. [c.99]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология