Диаграммы состояния и правило фаз

Диаграммы состояния двухкомпонентных систем позволяют установить не только число равновесных фаз и их состав, но и количественные соотношения между массами фаз гетерогенной системы с помощью так называемого правила рычага. Рассмотрим систему, изображенную на рис. 127 фигуративной точкой О, которая распадается на две равновесные жидкие фазы, фигуративные точки которых т и п. Пусть масса всей системы д кг, а массы отдельных фаз gl кг и 2 кг соответственно. Если массовое содержание анилина во всей двухфазной системе X %, а в фазах пг и п—и Х %, то материальный баланс по анилину выразится соотношением [c.388]

Рассмотрим подробнее процесс кристаллизации расплава. Пусть это будет расплав, содержащий 40% 5Ь и 60% РЬ (точка к иа рис. 147). При охлаждении этого расплава до 395 °С (точка /) из него начнут выпадать кристаллы. Это будут кристаллы избыточного по сравнению с эвтектикой компонента в данном случае — сурьмы. Теперь сплав стал двухфазным. На диаграмме состояния ему отвечают две точки точка / (расплав) и точка т. (кристаллы сурьмы). Кристаллизация некоторого количества сурьмы изменит состав расплава он станет беднее сурь.мой и, следовательно, богаче свинцом. Точка на диаграм.ме, отвечающая расплаву, сместится немного влево. Поскольку охлаждение продолжается, эта точка вновь дойдет до кривой — из расплава снова выпадет какое-то количество кристаллов сурьмы. Таким образом, по мере охлаждения и кристаллизации точка, отвечающая расплаву, двигается вниз и влево по кривой кристаллизации сурьмы, а точка, отвечающая кристаллам сурьмы — вниз по правой вертикальной оси. Когда расплав достигнет эвтектического состава, из него станут выпадать очень мелкие кристаллы обоих компонентов (эвтектика), пока не закристаллизуется все взятое количество вещества. Получившийся сплав будет представлять собою смесь эвтектики с кристаллами сурьмы. [c.546]

При построении диаграмм состояния по экспериментальным данным необходимо соблюдение принципа непрерывности и правила фаз. [c.50]

Диаграммой состояния называют такое геометрическое построение, которое отражает зависимость между различными свойствами вещества в системе (Р, Т, число молей и другие). С помощью диаграммы состояния определяют состояние системы при любом значении переменных и рассчитывают число фаз, используя правило фаз. При построении диаграмм состояния воды и бензола не учитывается изменение объема жидкости и твердого тела при фазовых переходах. При учете изменения объема в условиях фазового перехода необходимо переходить от изображения на плоскости к изображению объемного типа-Однако плоская диаграмма более наглядна. [c.163]

Диаграммы состояния. Правило рычага 84 [c.397]

Системы, содержащие вещества, находящиеся в конденсированном состоянии, обычно исследуют при помощи диаграмм состояния. Правило фаз определяет число измерений у такой диаграммы и указывает, где на диаграмме будет лежать данная совокупность состояний — в точке, на линии, на поверхности и т. д. [c.467]

Равновесные состояния различных систем изображают графически в виде диаграмм состояния. Правило фаз совместно с уравнением Клаузиуса — Клапейрона позволяет предвидеть общий вид [c.106]

Левая часть диаграммы (до точки Е) описывает превращения, происходящие в сталях, то есть в сплавах с содержанием углерода до 2,14%. Правая часть — превращения, происходящие в чугунах — сплавах с содержанием углерода от 2,14 до 6,67%. Так как цементит (карбид железа РедС) представляет собой как химическое соединение самостоятельный компонент системы, диаграмма состояния ограничивается этим содержанием углерода. К тому же, сплавы, содержащие более 6,67% углерода, практического значения не имеют. Таким образом, в диаграмме левая ордината характеризует чистое железо в а-модифика-ции до точки О и в у-модификации в интервале точек О и А. Правая ордината соответствует цементиту. [c.41]

Диаграмма состояния позволяет не только определить число равновесных фаз и их состав, но и соотношение между массами различных фаз при помощи так называемого правила рычага. Фигуративной точке / соответствует система, содержащая х вес.% компонента В. Эта система состоит из двух фаз кристаллов АВ и расплава, в которых содержание компонента В составляет соответственно J i и Ха вес.%. Общий материальный баланс можно представить в виде уравнения [c.188]

Диаграмму можно использовать также при решении других вопросов, напри-мер в случае нагревания раствора непосредственным введением греющего водяного пара. При этом увеличивается температура и разбавляется раствор. Зная энтальпию введенного пара н энтальпию холодного раствора, можно с помощью правила прямой линии и правила рычага определить по диаграмме состояние раствора после нагревания. [c.382]

Следует, однако, учесть, что если многокомпонентная система изучается ири существенном изменении внешнего давления, то правило фаз применяется в своем первоначальном виде, т. е. С + Ф = = К + 2, поскольку число переменных параметров при этом не уменьшается. Правило фаз используется при построении диаграмм состояния, представляющих собой графическое изображение равновесных состояний данной системы в различных условиях. [c.47]

Теоретическое пояснение. Анализ систем, состоящих из бинарных смесей жидкостей, проводят по диаграммам состояния с использованием правила фаз Гиббса в форме [c.30]

Экстракция представляет собой обработку жидкой смеси, состоящей из диух или большего числа компонентов, другой жидкостью, называемой растворителем и но полностью смешивающейся с первой жидкостью, с целью разделения этой смеси па две фракции с различными относительными концентрациями входящих в них компонентов. Экстракция растворителем чащи применяется к смесям углеводородов причем для получения системы с неполной смешиваемостью в качестве растворителя, как правило, применяется пеуглеводородное соединение. Чтобы определить пригодность растворителей для экстракции, необходимо изучить характеристики растворимости углеводородов в этих растворителях. Обычно- характеристики растворимости представляются в виде тройных диаграмм состояния. Эта глава содержит теоретическое обсуждение ряда закономерностей взаимной растворимости жидкостей (автор Фрэнсис), а также краткое изложение основных процессов экстракции растворителем (автор Кинг). [c.167]

Правило фаз (4.1) учитывает влияние на систему только одного внешнего фактора (или температуры, или давления). При этом условии диаграммы состояния бинарных смесей будут плоскостными. Если изучают зависимость давления насыщенного пара от состава, то строят диаграмму в координатах давление —состав при Т= [c.30]

В какой форме применяется правило фаз для изучения диаграмм состояния двухкомпонентных систем при постоянном давлении [c.39]

Критерием термодинамической устойчивости системы служит, в частности, подчинение ее правилу фаз Гиббса. Правило фаз для конденсированных систем, в которых давление пара одного из компонентов равно нулю, имеет вид Ф + С = /С + 1, где Ф — число фаз, /С —число компонентов, С — число степеней свободы, т. е. число переменных, полностью определяющих состояние системы, которые можно произвольно изменять без нарущения числа фаз. Выражением подчинения системы правилу фаз является диаграмма состояния, или фазовая диаграмма, которая для двухкомпонентных систем имеет вид кривой растворимости в координатах температура — состав. В любой точке диаграммы свойства системы не зависят от пути достижения равновесия разбавление, концентрирование, охлаждение или нагревание. [c.80]

Количества парообразной и жидкой фаз при заданной температуре определяют по фазовым диаграммам, используя правило рычага. Если жидкости практически не растворяются друг в друге, то при любом составе смеси парциальные давления каждого из компонентов над смесью равны давлениям их паров в чистом состоянии при той же температуре (рд° и рв°) [c.95]

Попытаемся осуществить в цилиндре давление, отличное от равновесного, например, меньшее, чем равновесное. Для этого освободим поршень и поднимем его. В первый момент давление в цилиндре, действительно, упадет, но вскоре равновесие восстановится испарится добавочно некоторое количество воды и давление вновь достигнет равновесного значения. Только тогда, когда вся вода испарится, можно осуществить давление, меньшее, чем равновесное. Отсюда следует, что точкам, лежащим на диаграмме состояния ниже или правее кривой ОА, отвечает область пара. Если пытаться создать давление, превышающее равновесное, то этого можно достичь, лишь опустив поршень до поверхности воды. Иначе говоря, точкам диаграммы, лежащим выше или левее кривой ОА, отвечает область жидкого состояния. [c.214]

С помощью диаграмм состояния можно определить не только составы равновесных фаз, но и их количества. Для этого используется правило рычага фигуративная точка, отвечаюш,ая суммарному составу системы, делит ноду, соединяюш,ую фигуративные точки равновесных фаз, на части, обратно пропорциональные количеству этих фаз. [c.160]

Если Вам удастся построить диаграмму состояния, опишите ее с помощью правила фаз Гиббса. [c.453]

Взаимное расположение геометрических образов, совокупностью которых является диаграмма состояния, можно определить согласно зависимости растворимости от температуры при постоянном давлении. Более наглядно, но менее строго оно может быть получено из правила фаз и принципов непрерывности и соответствия. [c.131]

На рис. 64 химическому соединению отвечает максимум (точка с) состава Х . Вертикальной линией, проходящей через этот состав, эта диаграмма состояния делится на две простые, приведенные на рис. 63. Причем левая часть диаграмм соответствует диаграмме плавкости системы А-)-АВ с эвтектикой Э, а правая [c.175]

Правило фаз. Диаграммы состояния 83 [c.4]

Некоторые отличительные особенности диаграммы состояния в этом случае (рис. 65) касаются ее правой части. При охлаждении расплава из точки 2 при достижении температуры Тп начинается кристаллизация В с изменением состава расплава до Тт-При температуре Тт расплав насыщен химическим соединением АВ, который при этой температуре кристаллизуется, так как система нонвариантна. Далее происходит охлаждение кристаллов АВ. Сходная картина имеет место и при охлаждении расплава из 5. [c.177]

ПРАВИЛО ФАЗ. ДИАГРАММЫ СОСТОЯНИЯ [c.83]

Диаграммы состояний температура — состав с эвтектикой и химическим соединением для реальных систем значительно сложнее. Для них, как правило, характерно образование не одного, а нескольких соединений. Число их равно общему числу явных и скрытых максимумов. Здесь -особенно важно правильно выделить геометрические образы, определяющие состояние системы. [c.178]

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]

Растворение ВМВ не требует присутствия в системе стабилизатора. Наконец, растворы ВМВ находятся в термодинамическом равновесии и являются обратимыми системами. К таким системам применимо правило фаз Гиббса. Наибольшее значение в этом отношении имеет работа Каргина с сотрудниками, в которой было установлено, что диаграмма состояния растворов ацетилцеллюлозы в различных растворителях — хлороформе, бензоле и др. аналогична диаграмме состояния низкомолекулярных веществ типа вода — фенол, вода — анилин и др. ( 61). Правило фаз к коллоидным системам не применимо. [c.358]

Одним из следствий этой общей зависимости является правило, что каждой твердой фазе на плоской диаграмме состояния отвечает своя кривая температур начала кристаллизации. Так, на диаграмме рис. XIII, 2 (стр. 373) температурам начала кристаллизации кадмия отвечает кривая <1 1, а температурам начала кристаллизации В —кривая 1Н. [c.394]

Так, эвтектика Е на рис. 45а состоит из кристаллов вещества Л и кристаллов химического соединения АВ, а эвтектика Е2 — из кристаллов соединения АВ и вещества В. Состав и состояние каждой смеси в любой фигуративной точке можно определить с помощью диаграмм и с помощью правила фаз Гибб-,са. Встречаются смеси, которые при изменении их состава образуют несколько химических соединений. Такая диаграмма состояния может быть разделена вертикальными линиями, проведенными из максимумов, на несколько более простых двухкомпонентных диаграмм. [c.182]

Рассматривая фазовые превращения у различных составов в процессе охлаждения расплава, следует подчеркнуть, что составы полученных фаз всегда располагаются по обе стороны от точки состава исходного расплава. Эта закономерность позволяет использовать правило рычага не только при температурах выше солидуса системы, т. е. для нахождения соотношения между жидкой и твердой фазами, но и в подсолидусной части диаграммы состояния, где сосуществуют лишь твердые фазы. Так, по этому правилу можно установить соотношение твердых фаз В и АтВп для состава d или фаз Л и АтВп для составов й, 2, при их полной кристаллизации. [c.60]

Простейшие из многокомпонентных систем — двухкомпонентные системы — характеризуются тремя независимыми параметрами — температурой, давлением и концентрацией одного из компонентов. В большинстве практических случаев такие процессы, как кристаллизация или плавление, осуществляются при постоянном давлении (как правило, при р = 0,1 МПа). Это уменьшает число независимых параметров до двух, что позволяет упростить построение диаграмм состояния, изображая их на плоскости. Дополнительное условие р = onst уменьшает число степеней свободы на единицу, и поэтому правило фа з в этих случаях принимает вид f = К — Ф -1-1. [c.115]

Рассмотрим применение правила фаз в двухкомгпонентной системе (К = 2). Независимыми переменными будут давление р, температура t и состав X, выраженный в мольных долях, мольных или массовых процентах. Диаграмму состояния строят в виде объемной фигуры в координатах р, /, х, так как число независимых пе1ремен-ных равно трем (полная трехмерная диаграмма). Для упрощения описания бинарных систем пользуются сечениями полной трехмерной диаграммы. Если один из параметров, характеризующий систему, принять постоянным, то число независимых переменных станет на единицу меньше, и правило фаз для бинарной системы запишется так [c.59]

Покажем применение термического анализа для построения диаграммы плавкости двухкомпонентной системы, в которой оба вещества неограниченно растворимы друг в друге в жидком состоянии и совсем нерастворимы в твердом. К числу подобных систем относятся, например, Сс1—В1, КС1—ЫаС1. В левой части рис. УП.З представлены кривые охлаждения для смесей различного состава, а в правой части — сама диаграмма состояния. Ось ординат этой диаграммы, на которой отложена температура, имеет тот же масштаб, что и в левой части рисунка. Точки на оси абсцисс выражают составы всех смесей в массовых процентах. Крайняя левая точка соответствует 100% первого компонента А и 0% компонента В, а крайняя правая—100% второго компонента В и 0% компонента А. Таким образом, концентрация А возрастает справа налево, а концентрация В — слева направо. На рис. УП.З представлены кривые охлаждения для шести различных составов. [c.88]

Термический анализ. Правило фаз по уравнению (У.З) применяется при изучении диаграмм состояния систем, образованных практически нелетучими веществами (например, двумя металлами). При этом давление пара настолько мало, что им можно пренебречь и считать систему конденсированной. Это дает возможность перейти к плоскому изображению изучаемой зависим0ст1и в координатах температура — состав и получить диаграмму состав — свойство. [c.60]

О иа ось абсцисс, покажет состав кристаллической фазы — компонент А, а иердшндикуляр, опущенный из точки О, — состав расплава, обогащенный веществом В ио сравнению с исходной смесью. Линия 00, соединяющая состав равновесных фаз, называется кон-нодой. Из диаграммы состояния также определяются и относительные количества каждой фазы при помощи правила рычага. Отношение массы жидкой фазы Фт к массе кристаллической Фкр равно отношению соответствующих отрезков на конноде [c.63]

Для двухко мпокентных систем (К=2) правило фаз выражается формулой С = 4—Ф. Так как Стах — 4—1=3, то диаграмма состояния должна изображаться в пространственной системе координат температура — давление — состав. Но диаграмму состояния можно построить и на плоскости. Для систем с твердыми фазами такое построение целесообразно и удобно, если давление мало влияет на состояние равновесия. Как правило, влияние давления не учитывается, если компоненты не летучи или мало летучи (р onst). В этом случае уравнение (Х.1) имеет вид [c.168]

Правило фаз 83 2. Диаграммы состояния двухкомпонентиых систем 87 3. Применение термического анализа для изучения горных пород 94 [c.4]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология