Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Фазовые равновесия и превращения

    Вопрос о выборе области протекания процесса усложняется в случае многоступенчатых реакций. При этом максимальная селективность и скорость процесса могут иметь место как в чисто кинетической или чисто диффузионной области (по всем компонентам, способным к дальнейшему превращению), так и в смешанной области, когда имеет место фазовое равновесие по одним компонентам и отсутствует по другим. [c.122]


    Основными данными при решении задач технологического проектирования и оптимизации являются физико-химические и теплофизические данные. Они обычно представляются в трех формах — в виде таблиц, диаграмм и уравнений. Наиболее распространенным способом все-таки является аналитическое представление, допускающее непосредственный расчет соответствующих параметров при заданных входных условиях. В химической технологии, особенно для целей проектирования, к наиболее распространенным данным обычно относятся давление пара, теплота испарения, удельная теплоемкость, плотность, теплопроводность, вязкость, теплота реакций, данные по пожаробезопасности, поверхностное натяжение, фазовое равновесие (жидкость—пар, жидкость—жидкость, жидкость—жидкость—пар, жидкость—твердое вещество, твердое вещество—пар, растворимость), кинетика реакций химического превращения, полимеризации, растворимости и т. д. [c.177]

    Настоящий курс физической химии написан с учетом возрастания требований к теоретической подготовке студентов. Перед коллективом авторов стояла задача написать книгу, отвечающую программе для химико-технологических институтов и в то же время такую, которая не устарела бы сразу по выходе из печати, учитывая неуклонное развитие науки о веществе и его превращениях. Этим определены особенности данного курса, в нем рассмотрены основные разделы физической химии — учение о строении вещества и химической связи, теория спектральных методов исследования молекул, химическая термодинамика (феноменологическая и статистическая), учение о фазовых равновесиях и растворах, электрохимия, химическая кинетика и катализ. Исключение материала, традиционно включаемого в учебники, но не имеющего прямого отношения к программе (учение о газах, жидкостях и т. п.), позволило уделить больше места основному содержанию физической химии. Материал пособия несколько выходит за рамки действующей программы, но тем самым предоставляются возможности использовать его при неизбежных ее изменениях и, что не менее важно, это делает его полезным для аспирантов и научных сотрудников, специализирующихся в области физической химии. Материал, который может быть опущен студентом при первом прочтении, выделен петитом. [c.3]

    Интеграл в принципе можно определить, используя уравнения теплового баланса и теплопередачи. В общем случае для теплообмена при фазовых превращениях необходимо также использовать уравнения гидродинамики и баланса массы, хотя это и не всегда делается на практике. Наконец, при многокомпонентных фазовых превращениях необходимы уравнения локального фазового равновесия. [c.4]


    Так, например, математическое моделирование и расчет разделения многокомпонентных азеотропных и химически взаимодействующих смесей методом ректификации сопряжены с определенными вычислительными трудностями, вытекающими из необходимости рещения системы нелинейных уравнений больщой размерности. Наличие химических превращений в многофазных системах при ректификационном разделении подобных смесей приводит к необходимости совместного учета условий фазового и химического равновесий, что значительно усложняет задачу расчета. При этом основная схема решения подзадачи расчета фазового и химического равновесия предусматривает представление химического равновесия в одной фазе и соотнесения химически равновесных составов в одной фазе с составами других фаз с помощью условий фазового равновесия. Для парожидкостных реакций можно выразить химическое равновесия в паровой фазе и связать составы равновесных фаз с помощью уравнения однократного испарения. Для реакций в системах жидкость-жидкость целесообразнее выразить химическое равновесие в той фазе, в которой содержатся более высокие концентрации реагентов. Для химически взаимодействующих систем с двумя жидкими и одной паровой фазой выражают химическое равновесия в одной из жидких фаз и дополняют его условиями фазовых равновесий и материального баланса. Образующаяся система уравнений имеет вид  [c.73]

    Неустойчивое фазовое равновесие—условие существования системы, когда скорость возникновения возмущений, приложенных к системе, соизмерима со скоростью процессов, компенсирующих эти возмущения, то есть с интенсивностью и скоростью внутренних процессов, удерживающих параметры системы на некотором уровне и сдерживающих превращение и изменение ее инфраструктуры. [c.317]

    Правило фаз (Д. Гиббс, 1873—1876) устанавливает, при каких условиях (температуре, давлении, концентрациях веществ) имеющиеся фазы гетерогенных систем находятся в состоянии термодинамического равновесия. Гетерогенные равновесия, при которых процесс перехода веществ из одной фазы в другую не сопровождается изменением их химического состава, называются фазовыми равновесиями (например, испарение, плавление, растворение, полиморфные превращения и др.). Для характеристики фазовых равновесий широко пользуются уравнением правила фаз, которое связывает число фаз Ф, число компонентов К и число степеней свободы С равновесных гетерогенных систем Ф-ЬС = К-Ь2. Это уравнение обычно применяют для определения числа степеней свободы, т. е. [c.66]

    Можно дать следующую общую формулировку принципа смещения равновесия, связанного с превращением и переходом веществ в результате химических или фазовых взаимодействий. При изменении обобщенной силы Xi и постоянстве остальных обобщенных сил химическое и фазовое равновесия смещаются в том направлении, при котором сопряженная обобщенная координата Y испытывает приращение, противодействующее изменению обобщенной силы. [c.226]

    Из общего условия термодинамического фазового равновесия для эвтектического и перитектического превращений в системе А—В имеем [c.280]

    Фазовыми равновесиями называются равновесия, которые устанавливаются между отдельными фазами при физических процессах перехода веществ из одной фазы в другую. К числу таких переходов относятся плавление и кристаллизация индивидуальных веществ, кристаллизация веществ из растворов, испарение и сублимация, конденсация газообразных веществ, аллотропические превращения веществ, превращение ферромагнетика в парамагнетик и др. [c.107]

    Для металлургии и металловедения представляет особый интерес в качестве основного свойства выбрать температуры плавления или температуры равновесия между жидкой и твердой фазами, а также температуры фазовых равновесий в твердом состоянии (при полиморфных превращениях, образовании и распаде твердых растворов). [c.131]

    Каждый раз, когда две системы с различны 1и потенциалами вступают во взаимодействие, происходит выравнивание потенциалов за счет изменения соответствующих факторов емкости. Так, давление выравнивается за счет изменения объема, химические потенциалы — за счет изменения массы (концентрации) вещества. Поэтому химический потенциал является движущей силой процессов, связанных с превращением веществ. Если эти процессы происходят в гомогенной среде, то они приводят к установлению химического равновесия в гетерогенной среде они приводят к фазовому равновесию (см. П.6). [c.119]

    Фазовые равновесия характеризуются температурами и давлениями, при которых они происходят. Температура замерзания воды, равная 0°С, в обычных условиях может быть существенно понижена при высоких давлениях. Упомянутое выше превращение графита в алмаз невозможно ни при каких температурах при нормальном давлении, однако оно осуществляется при высоких давлениях. [c.49]


    Термодинамика — макроскопическая теория, описывающая явления, сопровождающие взаимные превращения теплоты и работы. Химическая термодинамика применяет термодинамические методы для решения химических задач —для теоретического описания различных видов химических и фазовых равновесий и свойств веществ в растворах. [c.6]

    Кривые плавления. Эти кривые представляют собой часть более общих Р—Т диаграмм фазовых равновесий. Содержательный и интересный обзор этих диаграмм выполнен В. В. Евдокимовой [87]. Ею показано, что фазовые Р—Т диаграммы элементов одной и той же группы похожи, причем по мере роста порядкового номера элемента, как правило, наблюдается их закономерное изменение. Те типы фазовых превращений, которые у первых членов подгруппы происходят в области высоких давлений, у следующих членов той же подгруппы наблюдаются при меньших давлениях. Диаграммы как бы стягиваются в область меньших давлений. [c.285]

    Гетерогенные равновесия, при которых процесс перехода веществ из одной фазы в другую не сопровождается изменением их химического состава, называются фазовыми равновесиями. К ним относятся испарение, конденсация, плавление, кристаллизация, сублимация, полиморфные превращения, растворение и другие процессы, широко осуществляемые в технологии. [c.177]

    Tip газ нельзя превратить в жидкость повышением давления. Ниже возможно фазовое равновесие жидкость — пар, причем газообразному состоянию отвечает фаза с меньшей плотностью (Г., находящийся в термодинамич. равновесии с жидкой или твердой фазой того же в-ва, обычно наз. паром). В критич. точке различие между жидкостью и паром исчезает, поэтому возможен непрерывный (без фазового превращения) переход из газообразного состояния в жидкое. При этом все св-ва в-ва меняются постепенно (наиб, быстро вблизи критич. точки). В тройной точке Tjp сосуществуют газ, жидкость и твердое тело (кристалл), причем плотность Г. вблизи тройной точки обычно на три порядка меньше плотности жидкости или кристалла. Кривую сосуществования жидкости и Г. наз. кривей па- [c.474]

    Настоящая работа представляет собой развитие и обобщение учения о кристаллическом состоянии (кристаллохимии) нормальных парафинов. Основой для обобщения послужили оригинальные экспериментальные исследования парафинов, выполнявшиеся на протяжении двадцати лет авторами монографии и их коллегами. Изучали фазовое состояние парафинов, их структурные деформации, полиморфные превращения, изоморфные замещения и фазовые равновесия в функции от гомологического состава и температуры в связи с геологическими, технологическими и биологическими процессами. [c.3]

    В ходе разработки математических моделей процессов абсорбции и ректификации для указанного производства с учетом регламентных условий проведения процессов изучены имеющиеся экспериментальные данные о содержании промежуточных соединений в системе формальдегид - метанол -вода и представлена совокупность характерных химических превращений и соединений. Протекание химических реакций между компонентами технологических потоков существенно осложняет математическое описание фазовых равновесий [c.70]

    Предельная эффективность ХТС. Теоретический расходный коэффициент по сырью (см. разд. 3.4.3) определен из условия полного превращения исходного компонента в продукт. Особенности термодинамики и кинетики протекающих в СТС процессов могут ограничить полную конверсию исходных веществ в продукты. К ним относятся обратимость реакций и фазовые равновесия. [c.230]

    Таким образом, учет фазовых превращений сводится к введению поправочного коэффициента X в выражении для минимального радиуса капель. КЭ сепаратора определяется формулой (18.51), в которой в качестве нужно взять выражение (18.56). Наибольший интерес представляет зависимость Я. от скорости газа в сепараторе 17 и объемного содержания жидкой фазы на входе Ц о- Значения X приведены в табл. 18.1 при с = 0,1 м Д = 1 м Е = 5 10 Н/м р, = 750 кг/м /, = 3 м Д (0) = 0 . Зависимость КЭ г[ от [/ для различных значений представлена на рис. 18.8. Для фиксированной скорости потока и КЭ уменьшается с ростом а, поскольку при этом уменьшается среднее расстояние между каплями, быстрее устанавливается фазовое равновесие и замедляется рост капель. [c.482]

    Как следует из приведенного расчета, энтальпия превращения графит—алмаз вычисляется на основании закона Гесса, который предполагает, что тепловой эффект химических реакций не зависит от промежуточных стадий, через которые она проходит, а определяется лишь природой исходных и конечных веществ. Другими словами, закон Гесса вполне справедлив лишь для процессов, протекающих при постоянном объеме или постоянном давлении. Рассмотрим применимость сделанных допущений для случая фазового равновесия графит — алмаз. [c.302]

    Несмотря на то, что результаты исследования кинетики и равновесия рассмотренных выше реакций взаимодействия формальдегида с водой во многом носят приближенный характер, они имеют исключительно важное значение для понимания многих особенностей системы формальдегид — вода в целом. Особая ценность этих данных заключается в том, что на их основе можно установить достаточно четкие пределы влияния химических превращений на фазовые равновесия и переходы, т. е. ответить на вопрос о том, в каких условиях система может рассматриваться [c.93]

    Исследованию фазовых равновесий данной системы посвящены десятки работ [1, 22], причем поток публикаций не прекращается и в настоящее время. Сочетание комплекса химических превращений с широким ассортиментом фазовых переходов делает [c.135]

    Фазовые равновесия в высокомолекулярных системах, особенно содержащих кристаллизующиеся полимеры, могут быть не менее сложными, чем в металлических сплавах, силикатных или солевых системах. Физико-химический анализ и изучение фазовых равновесий должны сделаться столь же обязательным вспомогательным методом исследований в полимероведении — учении о полимерных материалах, какими они уже давно сделались в металловедении, химии силикатов, галургии, технологии жиров и углеводородных систем. Без точного знания всех особенностей диаграмм состояния изучаемых высокомолекулярных систем нельзя правильно оценить характер наблюдаемых в таких системах структурных превращений, чаще всего связанных с возникновением новых дисперсных фаз. [c.59]

    В. Расчет изменения энергии Гиббса можно выполнять дл превращения стехиометрических количеств компонентов по уравнению, справедливому для любых фаз Аб = А(угм.г ). Если, однако, реакция проводится в большой системе (концентрации компонентов при реагировании небольших количеств веществ практически не изменяются), и система находится в равновесии (бесконечно медленная реакция), то устанавливаетсж фазовое равновесие, при котором химический потенциал компонента в жидкой (ц ) и паровой ( хг) фазах одинаков = = 1 . Значит, изменение энергии Гиббса для превращения стехиометрических количеств веществ в жидкой (ДО ) и паровой (газовой) фазах (ДО) одинаково  [c.81]

    Несмотря на различную физико-химическую природу рассмотренных выше процессов, разработка математических моделей каждого из них и методология определения параметров во многих аспектах имеет много общего. Прежде всего для каждого из процессов характерны такие этапы, как исследование условий химического и фазового равновесия, причем для большинства из пих по единой методологии и одним и тем же моделям оценка гидродинамической структуры систем с двумя (и более) фазами применительно к выбранному типу оборудования оценка параметров кинетических закономерностей (коэффициентов массопередачи, площади поверхности раздела фаз, коэффициентов диффузии и т. д.) для учета реальных условий массоиереноса установление механизма химических реакций и оценка параметров (для процессов химического превращения, хеморектификации, хемосорбции), выбор разделяющего агента (для комплексов с разделяющими агентами). [c.94]

    Модели, основанные на линеаризации. При оптимизации сложных химико-технологических систем плодотворной оказывается идея использования двухуровневых моделей — точных и приближенных. Точная модель представляет собой детальное описание рассматриваемого процесса на всех уровнях (например, по фазовому равновесию, кинетике химического превращения и массопереноса и т. д.). Однако ее применение при решении задач оптимизации ХТС весьма громоздко и времяемко. Поэтому основным назначением точных моделей является получение и коррекция упрощенных моделей. Упрощенная модель используется вместо точной итеративно сначала совместно с ограниче- [c.427]

    Таким образом, нами рассмотрены основные виды двухфазных равновесий в гетерогенной конденсированной системе. Если рассматривать варианты фазовых равновесий, которые можно термодинамически сконструировать в двухкомпонентной системе, то их в принципе может быть достаточно много, особенно при условии, что один или оба компонента имеют по нескольку полиморфных превращений. Однако такие варианты принципиально нового ничего не дают по сравнению с рассмотренными видами двухфазных равновесий. [c.277]

    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]

    Фазовые равновесия. В растворе полимера, как и во всякой однофазной молекулярно-дисперсной системе, всегда имеют место гомофазные флуктуации концентрации. В определенных условиях могут возникнуть гетерофазные флуктуации, которые являются зародыщами новой фазы и при небольшом изменении условий превращаются в новую пространственно протяженную фазу. В результате однофазный раствор разделяется на две фазы, одна из которых представляет собой более разбавленный, а другая — более концентрированный раствор по сравнению с исходным. Такие фазовые превращения характеризуются соответствующими изменениями термодинамических функций. [c.88]

    До сих пор понятие компонент использовалось для обозначения какого-либо вещества, являющегося составной частью системы. Например, в водном растворе сульфата меди компонентами являются НгО и Си304. Теперь введем понятие независимый компонент . Число независимых компонентов К в системе — наименьшее число ее компонентов, достаточное для образования всех фаз данной системы. При рассмотрении фазовых равновесий, когда в системе не происходит химических превращений, понятия компонент и независимый компонент совпадают. Но если в системе протекает химическая реакция, эти понятия различаются. При химическом равновесии относительные количества всех веществ в системе взаимно связаны. Так, в системе О2 + 2Н2 2Н2О три компонента, но независимыми являются только два (К = 2), так как при равновесии содержание любого из трех компонентов однозначно определяется содержанием двух других  [c.134]

    Для качественной проверки и выявления несистематических погрешностей данных о фазовых равновесиях применяют обычные методы графической интерполяции. Такие методы основаны на том, что при отсутствии в системе скачкообразных изменений, связанных с качественными превращениями, свойства системы должны изменяться непрерывно. С этой целью применяют, например, диаграммы, изображающие зависимости состава пара от состава жидкости [л ) — температур кипения [7 — или конденсации [Г —от состава при р = = onst, давления пара [р — х< Ц от состава прн 7" = onst. Для графической интерполяции опытных данных также удобно [c.285]

    Построение полных диаграмм состояния даже в случае относительно простых тройных систем требует выполнения сложного и трудоемкого эксперимента. Трудности особенно велики при изучении тугоплавких систем, когда температуры плавления сплавов достигают 3000° С и более. Из-за методических трудностей динамические методы (ДТА, изучение зависимостей температура — свойство) выше 2000° С используются сравнительно мало. В то же время, как оказалось, для углеродсодержащих систем (в частности, с молибденом и вольфрамом), как и для металлических, характерны быстропротекающиевысокотемпературные превращения типа мар-тенситных. В этом случае использование метода отжига и закалок для исследования фазовых равновесий при высоких температурах малоэффективно. С другой стороны, даже после длительных отжигов при относительно невысоких температурах (< 1500° С) часто в сплавах не наблюдается состояния термодинамического равновесия. Для правильной интерпретации экспериментальных данных, учитывая столь сложное поведение сплавов, особенно важно знание общих закономерностей взаимодействия компонентов в рассматриваемых системах. Поэтому, наряду с обстоятельными многолетними исследованиями с целью построения полных диаграмм состояния [1, 9, 121, целесообразно выполнять работы, цель которых — сравнительное исследование немногих сплавов многих систем в идентичных условиях, выявление на этой основе общих черт в поведении систем-аналогов [3, 12] и использование полученных результатов при оценке собственных экспериментальных и литературных данных и при планировании новых исследований [4]. [c.161]

    Другой дискуссионный вопрос - это в-ва с фазовыми превращениями второго рода, к к-рым относятся переходы типа порядок - беспорядок, магн. превращения в точках Кюри и Нееля, др. превращения (см. Полиморфизм, Фазовые переходы). В точках переходов второго рода первые производные термодинамич. потенциалов (энтальпия, уд. обьем и т. п.) не претерпевают разрыва непрерывности, но производные высших порядков (теплоемкость, сжимаемость) имеют аномалии (разрывы непрерывности). Для данного в-ва такие точки являются фаницей локальной устойчивости определенных форм, к-рые могут находиться в равновесии только в точках перехода (см. Фазовое равновесие). В рамках классич. термодинамики состояния в-ва, связанные переходом второго рода, считаются одной фазой. [c.53]

    Барсук С.Д., Фишмаи Л.Л. Расчет фазовых равновесий в смесях, содержащих воду, углеводород, двуокись углерода и сероводород с использованием уравнения состояния Пател-Тея//Фазовые превращения углеводородных систем Сборник научных трудов. - М. ВНННГАЗ, 1992. - 123 с. [c.501]

    Наиболее распространенный метод решения этих задач — ректификация. Поскольку суммарное время контакта паровой и жидкой фаз в ректификационных колоннах обычно измеряется десятками минут и даже часами, а температура потоков достаточно высока (от 50—70 до 150°С), основные химические превращения, протекающие как в бинарной, так и в тройной системах, на результатах массообмена практически не сказываются, в связи с чем анализ и расчет процесса ректификации может быть выполнен на основе данных о фазовом равновесии жидкостьпар Однако расчет, технология и аппаратурное оформление процесса ректификации водных и водно-метанольных растворов формальдегида имеют и ряд специфических особенностей. [c.158]

Смотреть страницы где упоминается термин Фазовые равновесия и превращения: [c.173]    [c.249]    [c.269]    [c.448]    [c.111]    [c.501]   
Смотреть главы в:

Основы физической химии Издание 2 -> Фазовые равновесия и превращения



ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Превращение фазовое

Равновесие фазовое



© 2025 chem21.info Реклама на сайте