Многокомпонентные системы переменного состава

Рассмотрим систему, представляющую собой однородную смесь нескольких компонентов. Такая смесь может представлять собой фазу многофазной многокомпонентной системы. Выясним, какое минимальное число параметров должно быть известно, чтобы однозначно определить состояние фазы. Прежде всего нужно, очевидно, знать химический состав фазы, который определяется числами молей компонентов М., взятых для приготовления смеси. Для характеристики состояния фазы нужно также знать ее объем, который является переменной величиной, зависящей от давления и температуры. Однако для полного описания состояния фазы этих параметров мало, так как фаза может обмениваться теплом с внешней средой без изменения объема и состава. Чтобы исключить эту неопределенность, нужно, следовательно, задать еще один параметр, который определял бы состояние системы. В качестве такого параметра можно принять температуру Т, давление Р, энтропию 5 или внутреннюю энергию и. Выбрав значение одного из этих параметров, мы однозначно определяем состояние системы заданного состава и объема. Все свойства системы при этом можно рассматривать как функции выбранных параметров состояния. Если, например, за параметр состояния принять энтропию, то. 5 внутреннюю энергию фазы можно представить как функцию энтро-гО ПИИ, объема и чисел молей компонентов, образующих фазу, т. е. [c.17]

Необходимо совершенно ясно представлять себе разницу между химическим потенциалом 1 и изобарным потенциалом Z. Функция Z характеризует только чистое вещество, функция ц — вещество, входящее в состав однородной многокомпонентной системы и, следовательно, испытывающее воздействие всех остальных компонентов. Поэтому условия существования любого из веществ, составляющих систему, изменяются как с переменой концентрации самого рассматриваемого вещества, так и с изменением концентрации каждого из других компонентов, и это приводит к изменениям химических потенциалов всех входящих в раствор компонентов. Значения д, могут быть как больше, так и меньше Z. [c.81]

Правило фаз — важнейший закон гетерогенного химического и, прежде всего, фазового равновесия. Это правило позволяет априорно характеризовать фазовый состав какой угодно сложной многокомпонентной системы при заданном числе независимых переменных, [c.574]

Диаграмма состав—свойство многокомпонентной системы — это основа метода физико-химического анализа. При этом устанавливаются сложные соотношения независимых переменных величин, которыми в большинстве случаев являются количества или концентрации компонентов системы, и значений свойств системы. Эти соотношения получают наглядное выражение только при использовании геометрических построений, и Н. С. Курнаков подчеркивал необходимость содружества этих двух наук — химии и геометрии, особенно ее раздела — науки топологии, занимающейся качественными свойствами геометрических фигур [4, I, стр. 26]. [c.9]

Задача расчета состоит в решении уравнений (1.22), дополненных стехиометрическими соотношениями. В качестве параметров, определяющих состояние многофазной многокомпонентной смеси, при рассмотрении массообменных процессов обычно используют состав, температуру и давление. При этом в качестве независимых переменных в соответствии с правилами Гиббса можно использовать для двухфазной системы к" параметров (где к - число компонентов), при этом в общем случае для Р-фазной системы число параметров составит к = Р + 2). [c.50]

Остальные величины, которые должны быть заданы для решения системы, например количество и состав питания, флегмовое число и т. д., являются уже зависимыми переменными. Только в этом случае обеспечивается однозначное решение системы нелинейных алгебраических уравнений, описывающих процесс разделения. Чем сложнее процесс ректификации многокомпонентной смеси (несколько вводов питания в колонну и выводов продуктов разделения), тем больше число зависимых переменных. [c.506]

С точки зрения правила фаз раствором называется многокомпонентная гомогенная часть системы, состав которой в известных пределах может непрерывно и произвольно меняться. В этом определении подчеркиваются два основных признака любого истинного раствора его гомогенность и переменность состава. Гомогенность раствора обеспечивается равномерным распределением молекул одного вещества среди молекул другого. Переменность состава раствора надо понимать в том смысле, что хотя растворы образуются в результате химического взаимодействия компонентов (Д. И. Менделеев), но в отличие от химических соединений они не подчиняются закону постоянства состава. Поэтому относительные количества веществ в растворе могут быть любыми и ограничены только их взаимной растворимостью. Растворы отличаются от химических соединений также характером и величинами энергии связи между частицами. Химическое соединение образуется за счет мощных валентных связей, а раствор, главным образом, за счет гораздо более слабого межмолекулярного взаимодействия. Но возможны переходные случаи, тогда по величинам энергий связи трудно бывает отличить раствор от химического соединения. [c.178]

В большинстве случаев,. представляющ,их практический интерес, состояние многокомпонентных систем постоянного веса определяется только такими обычными параметрами, как температура, давление и состав. В предыдущих главах были представлены зависимости термодинамических свойств фаз как функции этих переменных. Влияние гравитационных сил и поверхностной энергии контакта между фазами на состояние системы изучалось многими исследователями [1—3]. Гиббс [1] рассмотрел некоторые аспекты этих вопросов и получил общие соотношения, описывающие влияние упомянутых факторов в различных условиях. Подобные же, но более сложные зависимости могут быть установлены для систем с переменными скоростями. [c.219]

Периодически действующие ректификационные установки применяют для разделения однородных жидких смесей в малотоннажных производствах, когда необходимо предварительно накопить продукт, подлежащий разделению. Особенно рационально применение периодической ректификации в тех случаях, когда на разделение поступает смесь переменного состава или когда необходимо разделить многокомпонентные смеси или несколько различных смесей на одной и той же установке. В этом случае во всех процессах используют одну и ту же колонну, поэтому рассчитывают не размеры колонны, а время, необходимое для разделения каждой смеси. Вследствие того, что,состав продуктов в колонне непрерывно меняется во времени, в расчетах появляется дополнительная переменная — количество удерживаемой в системе жидкости (в насадке, на тарелках, в дефлегматоре, в трубопроводах и др.). Влияние этой переменной на процесс разделения особенно существенно при глубоком исчерпывании кубовой жидкости. Учет задержки жидкости в расчетах рассмотрен в [2]. [c.248]

Состав иек-рых М. относительно постоянен (кварц, гематит и др.), однако большинство М. имеют переменный состггв, как, напр., члены изоморфных рядов в двух-. Трех- и многокомпонентных системах. [c.87]

Компоненты. Состав физико-химических систем принято характеризовать числом компонентов. Компонентами системы будут те веш,ества, из которых при данных условиях могут образовываться все фазы системы и которые, не будучи способны превращаться друг в друга, могут переходить соверщенно независимо или в переменных относительных количествах из одной какой-либо фазы в другую. Другое определение компоненты — независимые составные части системы. Число компонентов может изменяться от одного до бесконечности. В зависимости от числа компонентов системы подразделяются на одно-, двух-, трех- и многокомпонентные. Состав физико-химических систем, или для краткости просто систем, принято выражать химическими формулами компонентов, абстрагируясь от их агрегатного состояния, например SiOa — СаО — НагО, Ti — Н, u — AI — Mg, Н2О — Na2S04 и т. п. [c.267]

Растворы широко распространены в природе и имеют важное значение в химической технологии. С молекулярно-кинетической точки зрения раствор — гомогенная смесь, состоящая из нескольких веществ, находящихся в состоянии молекулярного раздробления. С точки зрения правила фаз раствором называется двух- или многокомпонентная гомогенная часть системы, состав которой может произвольно меняться в границах, определяемых взаимной растворимостью веществ. В этих определениях подчеркиваются два основных признака любого истинного раствора его гомогенность и переменность состава. Гомогенность раствора обеспечивается равномерным распределением молекул (или ионов) одного вещества среди молекул другого вещества. Переменность состава растворов надо понимать в том смысле, что хотя растворы образуются в результате химического взаимодействия компонентов (Д.И. Менделеева), но в отличие от химических соединений они не подчиняются закону постоянства состава. Поэтому относительные количества веществ в растворе могут быть любыми и ограничены только их взаимной растворимостью. Растворы отличаются от химических соединений также характером и величинами энергии связи между частицами. Химическое соединение образуется за счет мощных валентных связей (энергия порядка 130—630 кдж1моль), а раствор, главным образом, за счет гораздо более слабого межмолекулярного взаимодействия (энергия взаимодействия порядка 2—40 кдж/моль). Но возможны переходные случаи, тогда по величинам энергий связи трудно бывает отличить раствор от химического соединения. [c.171]

Тейлор [16—стр. 479] дает формально правильное определение Число переменных, которые должны быть произвольно фиксированы для полного определения системы, называется числом степеней свободы систелш , но в пояснении написано, что, если переменными являются температура, давление и состав, то для определения состава многокомпонентных систем необходимо знать концентрации всех компонентов кроме одного однако нигде ясно не указано, что именно концентрации и являются переменными, которые должны перечисляться наряду с давлением и температурой. [c.22]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология