Фазовые состояния и равновесия

Механические, физические и вообще эксплуатационные свойства полимеров в значительной мере определяются их фазовым состоянием и надмолекулярной структурой. При решении вопроса о способности полимерного материала или изделия выдерживать те или иные нагрузки в определенном диапазоне температур особое значение приобретают проблемы устойчивости фазовых состояний, равновесий и переходов. [c.5]

Однократный процесс изменения фазового состояния системы состоит в том, чго образовавшаяся в ходе процесса фаза остается в длительном контакте с системой до наступления в ней состояния равновесия. [c.41]

При однократном изменении фазового состояния раствора образовавшаяся в ходе процесса фаза остается в контакте с системой до наступления в ней равновесия. [c.86]

Принцип соответствия. Согласно этому принципу, любому физико-химическому элементу системы или любому комплексу фаз, находящихся в состоянии равновесия в данной системе, соответствует графический (геометрический) элемент на фазовой диаграмме. [c.184]

Из данных, полученных для состояния равновесия в условиях атмосферного давления, видно, что при 150 °С можно достичь степени конверсии этилена в спирт, равной примерно 0,4%, в то время как при 50 ат и той же температуре степень конверсии составляет около 53%, а при давлении 200 ат она достигает 88%. Напомним, что эти величины получены без учета фазовых равновесий, но весьма вероятно, что эти факторы существенно влияют на исход реакции при высоких давлениях. В самом деле, соотношение Н2О [c.191]

В настоящей главе проводится краткое ознакомление со свойствами твердых и жидких веществ и газов, а также с термодинамическими переходами из одного фазового состояния в другое и с условиями равновесия между различными фазами одного и того же вещества. [c.120]

В соответствии с воззрением классической термодинамики и статистической физики, состояние равновесия системы характеризуется набором величин Р , Р",. . ., Р (например, давление, температура, концентрация и т. п.). При этом число независимых переменных определяется правилом фаз Гиббса. При фиксированных параметрах системы состоянию равновесия соответствует определенная точка в п-мерном фазовом пространстве Гиббса. Любая другая точка этого пространства определяет неравновесное состояние системы, характеризующееся набором величин Р , Р[,. . ., Р п илп же набором векторов Р = Р — Р. [c.16]

Скорость движения системы в фазовом пространстве по направлению к состоянию равновесия определяется суммированием скоростей движения по каждой из п координат. При этом основное соотношение термодинамики необратимых процессов применительно к замкнутой адиабатической системе определяет суммарную скорость изменения состояния системы (скорость возникновения энтропии) как сумму произведений термодинамических движущих сил на соответствующие коэффициенты, определяющие скорость движения системы вдоль одной из координатных осей и ) [c.16]

График р—Т для чистых веществ. На рис. 7 представлена зависимость давления от температуры для чистых веществ. Линии НВ, НС и/ Я называются равновесными, так как они соответствуют сочетанию давлений и температур, при которых примыкающие фазы находятся в равновесии. При равновесии можно изменить фазовое состояние системы, не изменяя давление и температуру, а лишь добавив или изъяв из системы определенное количество энергии. Точка Я называется тройной, так как она соответствует давлению и температуре, при которых вещество одновременно может находиться в трехфазном состоянии. Вдоль линии ЕН не может быть жидкой фазы и твердое тело сублимируется в пар, минуя жидкое состояние. [c.23]

Это есть уравнения Фика, Фурье и Ньютона, в которых О — коэффициент диффузии с — концентрация х — координата Т — температура Я, — коэффициент теплопроводности т] — коэффициент вязкости V — скорость движения потока. Эти уравнения фактически определяют скорость приближения системы к равновесию. Эти уравнения можно дополнить конвективным членом, членом, учитывающим диффузию, неоднородность системы по фазовому состоянию и химический процесс, а также другие составляющие потока. [c.252]

Равновесие в системе, состоящей из двух или большего числа фаз называется фазовым или гетерогенным. К фазовым равновесиям относятся равновесия типа ti тг, тч ж, т г, Ж1ч Ж2, ж г. Гетерогенная система будет находиться в состоянии равновесия при выполнении условий [c.321]

Решение. Рассмотрим фазовое состояние систем, характеризующихся точками в разных областях диаграммы. В области / все системы гомогенные, одна жидкая фаза. Фаза одна, компонентов два, термодинамических степеней свободы / с учетом того, что давление не влияет на фазовое равновесие п == 1), будет [c.240]

Решение. Определим сначала фазовые состояния систем в различных областях диаграммы. В области I все системы гомогенные. Одна жидкая фаза, расплав /у л == 2. В области II системы гетерогенные. В равновесии находятся кристаллы компонента А и расплав /уел = 1- В области III системы гетерогенные. В равновесии находятся расплав и кристаллы неустойчивого химического соединения А В /уел = 1. В области IV системы гетерогенные. В равновесии находятся кристаллы В и расплав = 1. В области V все системы гетерогенные. В равновесии находятся две твердые фазы, кристаллы компонента В и кристаллы химического соединения А Ву. При температурах ниже Ti химическое соединение становится устойчивым fy J = 1, В области VI все системы гетерогенные. В равновесии находятся кристаллы А и Aj-By /удл = 1. В точке э сосуществуют в равновесии три фазы. Две твердые, кристаллы А, кристаллы А Ву и расплав /усл=0-В точке р в равновесии три фазы, кристаллы В, кристаллы соединения Аа Ву, которое становится устойчивым при температуре плавления Ti, и расплав = 0. [c.243]

Процесс абсорбции идет до состояния равновесия, характеризуемого равновесным распределением растворимого газа между инертным газом (носителем) и жидкостью и выражаемого законом Генри. Константу фазового равновесия т выражают в зависимости от принятых единиц концентрации. Если рР (в мм рт. ст.) — равновесная концентрация газа, выраженная через парциальное давление, а лс (в кмоль на 1 кмоль смеси) — [c.337]

На рис. 2.5 показано изменение во времени силы диффузионного тока кислородных датчиков, помещенных в поливинилхлоридные и полиэтиленовые пленки. Большая начальная сила тока связана с тем, что в первый момент в полимерном пакете достаточно кислорода. По мере реализации имеющегося кислорода сил а тока элемента падает. Установление постоянной силы тока указывает на то, что наступило равновесие между количеством кислорода, потребляемого на катоде, и кислородом, диффундирующим чер(33 полимерную пленку. В зависимости от фазового состояния коррозионной среды сила стационарного диффузионного тока кислорода изменяется. [c.28]

Вопросы фазового равновесия легких углеводородов важны также для определения фазового состояния углеводородов, находящихся в нефтяных и газоконденсатных залежах. [c.3]

Параметр порядка оказывает решающее влияние на состояние системы в кризисном состоянии или после конфигурационного либо фазового перехода. Таким переходам предшествует возникновение флуктуаций во всем объеме системы, представляющих собой локальные неустойчивости. Если такие неустойчивости возникают вдали от условий равновесия и число их растет значительно быстрее релаксационных процессов в системе, то возникает турбулентное состояние, для выхода из которого необходимо совершение воздействия на систему с интенсивностью, намного превышающей начальные условия, вызывающие отклонения системы от равновесного состояния. Более того, в системе могут сосуществовать несколько параметров порядка, способных к взаимодействию и переводу инфраструктуры системы в различные состояния с точки зрения восприимчивости к внешним или внутренним воздействиям. Указанные процессы приводят к значительным отклонениям системы от равновесия и нарушению ее симметрии относительно, например, пространственного отражения и обращения времени. Степень отклонения нефтяных систем от состояния равновесия нуждается в тщательном изучении и прогнозировании для оптимального осуществления связанных с ними технологических процессов. [c.188]

Устойчивое фазовое равновесие — условие существования системы, когда скорость процессов взаимодействия компонентов сосуществующих фаз бесконечно мала, по сравнению со скоростью процессов, вызываемых воздействиями на систему и стремящихся вывести систему из состояния равновесия. [c.319]

Под фазовым переходом понимают переход вещества из одного фазового состояния в другое при изменении параметров, характеризующих термодинамическое равновесие. Различают фазовые переходы первого и второго рода. Многие переходы первого рода широко известны — это процессы плавления, испарения, возгонки. [c.158]

Состояние системы в твердом, жидком и парообразном состояниях можно изобразить с помощью плоских или трехмерных графиков. Эти изображения называются диаграммами. Диаграмма, в которой по осям координат откладываются значения термодинамических параметров или функций состояния, называется термодинамической диаграммой. Если диаграмма несет информацию о фазовом состоянии вещества, то она называется фазовой диаграммой. Каждая точка на фазовой диаграмме, называемая фигуративной, или изображающей, несет информацию о фазовом состоянии вещества и значениях термодинамических параметров. Две фазы (или более) могут существовать в равновесной ситуации одновременно. Тогда они называются сосуществующими фазами. Например, твердая или жидкая фазы могут сосуществовать с газовой фазой. Нафевание твердого вещества сопровождается расплавлением, и все три фазы — твердая, жидкая и газовая, будут при некоторых строго определенных условиях по температуре и давлению существовать одновременно. Возможно одновременное сосуществование двух твердых и одной жидкой фазы. Точка на термодинамической диаграмме, соответствующая состоянию, в котором находятся в равновесии три фазы вещества, называется тройной точкой. Хорошо известна тройная точка воды при температуре около 273 К и давлении 1 бар. [c.163]

При температуре начинают выделяться кристаллы В из жидкости О, более богатой веществом В. Однако при этом между жидкостями происходит перераспределение вещества таким образом, что составы их снова приходят в точки СиО. Меняется лишь их количественное соотношение так, что относительное содержание жидкости О уменьшается. Пока сосуществуют обе жидкости, кристаллы В выделяются при постоянной температуре и Иначе говоря, на линии СО система инвариантна, и до исчезновения одной из фаз нельзя менять ни температуру, ни состав этих жидкостей без изменения фазового состояния системы. Только тогда, когда исчезнет вся жидкость О, температура будет понижаться. После охлаждения до температуры эвтектики расплав полностью затвердевает. Ниже этой температуры в равновесии находятся кристаллы А и В либо эвтектическая смесь+кристаллы В. [c.62]

Во многих важных равновесных системах, как, например, в рассмотренной выше системе водород-азот-аммиак, все вещества находятся в одинаковом фазовом состоянии. Такие равновесные системы называются гомогенными. Но равновесие может устанавливаться и между веществами, которые находятся в разных фазовых состояниях, и в таком случае говорят о гетерогенном равновесии. В качестве примера рассмотрим разложение карбоната кальция [c.48]

Рассмотренные случаи сдвига равновесия иллюстрируют только характер изменения термодинамических переменных во время возвращения выведенной из равновесия системы в состояние исходного равновесия. В случае гетерогенных фазовых равновесий представляет интерес рассмотрение принципа смещения равновесия от одного состояния равновесия к другому вдоль линии фазового равновесия вследствие некоторого возмущения, подобного рассмотренным выше. [c.228]

Как и ранее, в качестве основных параметров гетерогенного равновеспя примем температуру, давление и концентрацию в различных фазах. Отметим сразу же, что среди указанных параметров состояния главную роль мы отводим температуре и концентрации, так как будем рассматривать в дальнейшем системы, образованные конденсированными фазами, для которых роль давления сравнительно невелика. Поэтому вариантность системь , определяемая при помощи правила фаз, в этих случаях снижена на единицу. Зная зависимость между параметрами состояния, можно не только определить состояние равновесия гетерогенной системы, но и предсказать характер фазовых превращений при изменении температуры, давления и концентрации в определенном направлении. [c.254]

Задание. Перерисуйте диаграмму, изображенную на рис. 8.2, в СВОЮ тетрадь. Обозначьте на ней области существования отдельных фаз серы. Укажите, каким фазовым состояниям отвечают линии и точки диаграммы. Подумайте, могут лн быть в равновесии все четыре фазы серы. Подсчитайте для кшк- [c.151]

ГО компонента, определяются для конкретной фазы. Поэтому недостаточно указать только вид равновесия, требуется назвать и фазу, для которой определена концентрация. В обозначении фазового состояния равновесия указьшается фаза, к которой относится свойство. Например, отличаются друг от друга свойства Л 2(Ж1Ж2П) и Л2(Ж2Ж1П). Если фазы не перечисляются, то Ni означает концентрацию /-ГО компонента во всей гетерогенной системе в целом. Во всех случаях концентрация указывается в мольных долях. [c.209]

Увеличение отношения Н С и соответственно повышение крат нести циркуляции водородсодержащего газа влияют на фазово состояние газо-сырьевой смеси на входе в реактор. При одних и тех ж( температуре и давлении снижение кратности циркуляции способ ствует сдвигу равновесия в сторону образования жидкой фазы и наоборот, повышение кратности циркуляции способствует образованию паровой углеводородной фазы. Аналогичный эффект можно получить, изменяя давление в системе при постоянных кратности циркуляции и температуре. Снижение давления сдвигает равновесие в сторону образования паров, повышение — жидкости. Учитывая, что наиболее интенсивно процесс гидроочпстки идет в паровой фазе, при снижении кратности циркуляции также целесообразно снижать общее давление в системе. [c.48]

Если вся система реакций (1.37), (1.38) обратима и близка к состоянию равновесия, то состав катализатора, вне зависимости от исходного, целиком определяется термодинамическими условиями равновесия. В этом случае, если состав катализатора, например окисла, является функцией давления одного из компонентов, например кислорода, то, в соответствии с условиями гетерогенного равновесия, для всей области температур Т и парциальных давлений Р, за исключением точки равновесия с определенными Т ш Р, катализатор будет представлять собой одну фазу. Если реакция проводится в точке равновесия, то катализатор может быть двухфазным, однако практическое осуществление такого случая невероятно. Иное дело, если протекающие в системе реакции, например реакции контактного окисления органических соединений, практически необратимы, тогда фазовый состав работающего катализатора целиком определяется кинетическими, а не термодинамическими параметрами. При проведении обратимых реакций в условиях, далеких от равновесия (что большей частью бывает на практике), фазоЬый состав катализатора также не определяется термодинамикой. [c.50]

Условие dZ=Q формально может быть интерюрегировано как отвечающее экстремальной точке на кривой зависимости Z от состава. Поскольку процесс установления фазового равновесия является самопроизвольным, в нем должно иметь место уменьшение Z до значения, отвечающего состоянию равновесия. Следовательно, экстремум, на кривой завнсимости Z от состава должен быть минимумом. Физически это означает, что в отстоянии равновесия потенциальная энергия системы минимальна. Согласно условиям экстремума точке, минимума на кривой отвечают условия [c.12]

В. И. Касаточкина, который рассматривает графитацию как гомогенный процесс. Положения о фазовых состояниях гомогенной системы были развиты В. А. Каргиным и Г. Л. Слонимским [96] по отношению к полимерам. Под фазой они понимают гомогенную систему, находящуюся в термодинамическом равновесии. Гомогенная система, в которой нет поверхностей раздела между ее частями, может быть химически неоднородной. Понятие фаза не отождествляется с понятием агрегатное состояние . Так, твердые стеклообразные тела термодинамически являются жидкими фазами к твердым фазам относятся только кристаллические тела. Гомогенность понимается без учета неоднородностей, обусловленных молекулярным строением тела, и аморфный полимер считается гомогенным телом, а микрокристаллический полимер, в котором имеются неупорядоченные области, — гетерогенным. При этом авторы утверждают, что внутренние напряжения в полимере отражаются на форме кристаллов и ограничивают их рост. Пластинчатые и игольчатые формы вызывают меньше напряжений и потому быстрее растут. Развивающаяся кристаллизация приводит к минимуму внутренних напряжений и к наилучшим условиям для их релаксации, т. е. к уменьшению внутренней энергии. [c.203]

Охлаждение системы на диаграмме кипения отражается изменением фазового состояния системы в обратной последовательности. При 323,7 К начинается конденсация системы. Молярный состав первой капли конденсата 94 % СН3СОСН3. Из пара преимущественно в жидкую фазу переходит ацетон. Отсюда видно, что пар обогащается сероуглеродом. Состав пара и температура конденсации меняются. Вместе с изменением состава пара меняется и состав жидкой фазы, находящейся в равновесии с паром. При 317,5 К состав жидкой фазы становится таким же, как и состав исходного пара. Конденсация заканчивается. Система становится гомогенной. [c.216]

Рассмотрим сначала фазовое состояние систем. Выше кривой аКЬ все системы гомогенные, одна фаза — жидкий раствор, состоящий из воды и бутанола. Системы внутри кривой аКЬ гетерогенные, две жидкие фазы. Кривая аК показывает составы растворов бутанола в воде, кривая ЬК— растворов воды в бутаноле. Для определения составов сосуществующих в равновесии жидких растворов через точку, соответствующую заданному составу при заданной температуре, следует провести изотерму. Пересечение изотермы с кривыми аК и ЬК дает составы растворов. [c.218]

Проследим процесс нагревания системы, состав которой Oi. До температуры система находится в кристаллическом состоянии. В равновесии находятся кристаллы А и кристаллы химического соединения Ад Ву. При температуре Tj происходит плавление эвтектики состава э. Составы жидкой и твердой фаз остаются неизменными, пока не расплавится вся эвтектика. Отсюда температура на кривой охлаждения не меняется. Далее начинается плавление кристаллов АхВд. При этом состав жидкого расплава меняется. Состав твердой фазы остается неизменным. При температуре Ti химическое соединение становится неустойчивым. Оно разлагается на кристаллы В и расплав. Так как система становится при температуре Ti безвариантной, то на кривой нагревания наблюдается температурная остановка. После исчезновения последнего кристалла химического соединения А Ву начинается плавление кристаллов компонента В. Состав расплава вновь начинает меняться, меняется и температура плавления системы. При температуре Т3 состав расплава становится таким же, как и состав исходной системы flj. При этой температуре исчезает последний кристалл компонента В, система становится гомогенной и при дальнейшем нагревании ее фазовое состояние не меняется. Процесс нагревания и связанный с ним процесс изменения фазового состояния системы на диаграмме плавкости показаны стрелками. [c.243]

На основании температур начала кристаллизации двухкомпонентной системы 1) постройте диаграмму фазового состояния (диаграмму плавкости) системы А —В 2) обозначьте точками / — жидкий расплав, содержащий а % вещества А при температуре Тй II — расплав, содержащий а % вещества А, находящийся в равновесии с кристаллами химического соединения III — систему, состоящую из твердого вещества А, находящегося в равновесии с расплавом, содержащим Ь % вещества А IV — равновесие фаз одинакового состава V — равновесие трех фаз 3) определите состав устойчивого химического соединения 4) определите качественный и количественный составы эвтек-тик 5) вычертите все типы кривых охлаждения, возможные для данной системы, укажите, каким составам на диаграмме плавкости эти кривые соответствуют 6) в каком фазовом состоянии находятся системы, содержащие с, е % вещества А при температуре Т Что произойдет с этими системами, если их охладить до температуры Т 7) определите число фаз и число условных термодинамических степеней свободы системы при эвтектической температуре и молярной доле компонента А 95 и 5 % 8) при какой температуре начнет отвердевать расплав, содержащий с % вещества А При какой температуре он отвердеет полностью Каков состав первых кристаллов 9) при какой температуре начнет плавиться система, содержащая й % вещества А При какой температуре она расплавится полностью Каков состав первых капель расплава 10) вычислите теплоты плавления веществ А и В 11) какой компонент и сколько его выкристаллизуется из системы, если 2 кг расплава, содержащего а % вещества А, охладить от Тх до Г, [c.247]

Фазовые состояния. Полимеры могут существовать в кристаллическом, жидком (аморфном) и жидкокристаллическом (аморфнокристаллическом.) фазовых состояниях, различающихся степенью упорядоченности частей макромолекул в структуре полимера. При этом кристаллическая и аморфная фазы в полимере находятся в состоянии термодинамического равновесия [c.374]

Как правило, большинство нефтяных дисперсных систем существуют в обычных условиях в неравновесных состояниях. Это приводит к проявлению многочисленных локальных коллоидно-химических превращений в структуре нефтяной дисперсной системы, которые в свою очередь отражаются на макросвойствах системы, например на седиментационной устойчивости, т.е. склонности к расслоению системы, ее вязко-стно-структурных характеристиках и т.д. Важнейшим проявлением макросвойств в нефтяных дисперсных системах являются фазовые переходы, спонтанно происходящие в них в различных условиях существования. Любая нефтяная дисперсная система отличается присухцей ее пространствеьшой внутренней организацией, которая претерпевает непрерывные превращения во времени с участием структурных элементов систем, Общепринятое понятие энтропии системы, яв уяющесся мерой упорядоченности структуры, в данном случае практически не применимо, вследствие чрезвычайной сложности нефтяной системы. В этой связи в нефтяных дисперсных системах фиксируются некоторые характеристические области вблизи состояний равновесия, где система находится в кризисном состоянии, которые проявляются в системе при изменении термобарических условий. В нефтяной дисперсной системе может существовать несколько таких областей. В каждой переходной области система проявляет характерные свойства, отличается наивысшей восприимчивостью к тем или иным воздействиям. [c.174]

Таким образом, правило фаз позволяет определить условия, при которых удается сохранить данное фазовое состояние. Например, в некоторой трехкомпонентной системе может находиться в равновесии не более пяти фаз, так как уже в этом случае равновесие возможно лишь при единственном сочетании параметров состояния системы С = 3 — 5 + 2 = 0 — безвариантная система. Предположение, что в этой системе может находиться в равновесии более пяти фаз, приводит к абсурду (С < 0). А однофазное (гомогенное) состояние этой системы допускает произвольное, независимое друг от друга изменение четырех ее параметров состояния давления, температуры и концентрации двух ее компонентов С = 3 — 1 + 2 = 4 — четырехвариантная система. [c.193]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология