Равновесные системы. Правило фаз Гиббса

РАВНОВЕСНЫЕ СИСТЕМЫ. ПРАВИЛО ФАЗ ГИББСА [c.122]

Компонентами (точнее — независимыми компонентами) называют независимые составные части системы. Под числом компонентов подразумевают наименьшее число составных частей, достаточное для образования всех фаз равновесной системы. Если между составными частями системы невозможны никакие химические реакции, то число компонентов равно числу составных частей. При возможности протекания химических реакций число компонентов уменьшается на число уравнений, связывающих концентрации веществ в одной из фаз (закон действия масс и т. д.). Число степеней свободы — это число термодинамических параметров, определяющих состояние системы, которые можно произвольно менять в известных пределах без изменения числа фаз в системе. К этим параметрам относятся температура, давление и концентрации веществ. Уравнение правила фаз Гиббса устанавливает связь между числом степеней свободы, числом компонентов и чис- [c.164]

Возможность перехода вещества из одного фазового состояния в другое (из одной фазы в другую) определяется одним из общих законов химии и физики — правилом фаз Гиббса. Правило фаз Гиббса применимо к равновесным системам и является выражением второго закона термодинамики в приложении к фазовым равновесиям. [c.13]

Вариантность системы — число степеней свободы равновесной термодинамической системы. Из какого бы числа компонентов и фаз ни состояла гетерогенная система, условием равновесия между фазами в ней является то, что химический потенциал любого компонента должен быть одинаковым во всех фазах системы при постоянных температуре и давлении. Условия равновесия гетерогенной системы подчиняются правилу фаз Гиббса. Уравнение правила фаз Гиббса устанавливает зависимость между числом степеней свободы, числом компонентов и числом фаз в данной равновесной системе [c.154]

Возможное число фаз в равновесии при заданном числе компонентов определяется правилом фаз, выведенным из законов термодинамики Гиббсом. Оно играет важную роль в предсказании направления реакций. На его основе систематизируются гетерогенные системы. Правило фаз лежит в основе физико-химического анализа, разработанного в СССР Н. С. Курнаковым. Согласно правилу фаз число степеней свободы С в равновесной гетерогенной системе равно числу независимых компонентов К, плюс 2, минус число фаз Ф [c.38]

Правило фаз Гиббса — один из самых всеобщих законов природы, описывающих состояние макроскопических систем, находящихся в равновесии. Оно всегда подтверждается опытом и никаких отклонений от этого правила не наблюдается, если только выполняется требование равновесности системы и если к отдельным частям системы применимо понятие фазы. [c.199]

Вариантность равновесной системы (символ V) — число независимых параметров системы, которые можно изменять произвольно, не изменяя фаз системы. Вариантность определяют из правила фаз Гиббса У= к — ф + 2. Вариантность — целое число, равное или больше нуля. [c.58]

Это и есть правило фаз Гиббса (закон равновесия фаз), согласно которому во всякой равновесной системе число степеней свободы плюс число фаз равно числу компонентов плюс число внешних факторов, влияющих на равновесие системы. [c.102]

Если растворы полимеров являются термодинамически устойчивыми, равновесными системами, к ним приложимо правило фаз Гиббса, [c.78]

Следовательно, такие системы являются обратимыми равновесными системами и к ним применимо правило фаз Гиббса. [c.245]

Правило фаз. Общим законом для описания гетерогенных систем, находящихся в состоянии равновесия, является закон равновесия фаз (правило фаз Гиббса). Правило фаз Гиббса устанавливает математическую зависимость между числом степеней свободы С, числом компонентов К и числом фаз Ф в данной равновесной системе [c.78]

Для воды, как и других равновесных систем, справедливо выведенное Д. Гиббсом (1874—1878) правило фаз. Если внешними условиями равновесной системы будут температура и давление, то правило фаз формулируется следующим образом число степеней свободы с плюс число фаз Ф равно числу компонентов системы К плюс два Сокращенно это можно записать следующим образом [c.170]

Правило фаз, открытое Гиббсом [61], основывается на втором законе термодинамики и устанавливает соотношение между числом фаз, компонентов и степеней свободы, могущих изменяться независимо, в равновесных системах. Под степенью свободы понимаются независимые параметры состояния системы, находящейся в равновесии, могущие принимать в некотором интервале произ- [c.193]

Второе правило Гиббса — Розебома. На диаграмме двойной системы с неограниченной растворимостью в жидком и твердом состояниях в точках минимума и максимума состав твердой фазы идентичен с составом сосуществующей жидкой фазы. В точках максимума и минимума, в которых, как вытекает из этого правила, линии ликвидуса и солидуса соприкасаются, системы находятся при постоянном давлении в нонвариантном равновесии. Однако это состояние равновесия не идентично эвтектическому. В эвтектической точке в равновесии находятся (при постоянном давлении) три фазы две твердых и жидкая. В точке же максимума и минимума равновесны только две фазы, по па состояние равновесия наложено дополнительное ограничение идентичность состава жидкой и твердой фаз. Это ограничение и придает нонвариантный характер системам, состав которых отвечает экстремальным точкам на диаграммах плавкости. [c.238]

Фазовое равновесие в растворах высокомолекулярных соединений. Критерием равновесного существования системы является применимость правила фаз Гиббса. В отличие от лиофобных коллоидов, к которым это правило не применимо, растворы высокомолекулярных соединений — равновесные системы. Обстоятельные исследования растворов высокомолекулярных соединений как систем, подчиняющихся правилу Гиб- [c.193]

Уравнение (4) и есть известное правило Гиббса в равновесной многофазной системе число степеней свободы равно числу компонентов плюс два, минус число фаз. [c.166]

Правило фаз Гиббса можно сформулировать следующим образом вариантность равновесной системы равна числу ее компонентов минус число фаз плюс два V = к-<р +2. [c.578]

Теория фазовых равновесий основана на законах термодинамики. Она позволяет определить число фаз, которые могут сосуществовать в равновесных условиях (правило фаз Гиббса, 1876 г.), и устанавливает некоторые соотношения между составом, температурой и давлением (или объемом) в равновесных системах. [c.66]

Число фаз, степеней свободы и независимых компонентов любой равновесной системы связывает друг с другом правило фаз (Гиббс, 1878 г.). Если влияющими на состояние равновесия внешними условиями являются только температура и давле- [c.144]

Правило фаз Гиббса устанавливает математическую зависимость между числом степеней свободы с, числом компонентов к и числом фаз ф в данной равновесной системе [c.342]

Термодинамическими степенями свободы термодинамически равновесной системы называются параметры ее фаз, которые можно изменять, не меняя числа существующих фаз. Правило фаз Гиббса [118, 129, 134] для любой (термодинамически равновесной) системы, состоящей из Пф фаз и Пк независимых компонентов, определяет число термодинамических степеней свободы [c.216]

Уравнение правила фаз Гиббса устанавливает связь между числом степеней свободы, числом компонентов и числом фаз в данной равновесной системе [c.228]

Число фаз, степеней свободы и независимых компонентов любой равновесной системы связывает друг с другом правило фаз (Гиббс, 1878 г.). Если влияющими на состояние равновесия внешними условиями являются только температура и давление, то правило это формулируется следующим образом число степеней свободы плюс число фаз равно числу независимых компонентов плюс два. Или, сокращенно С + Ф К+2. [c.144]

Это и есть уравнение Гиббса, опубликованное им в 1876 г. и выражающее правило фаз, которое может быть сформулировано следующим образом число степеней свободы равновесной термодинамической системы, на [c.353]

Закон распределения вещества между равновесными фазами является одним пз следствий правила фаз Гиббса. Действительно, если какое-нибудь вещество распределяется при заданных температуре и давлении между двумя несмешивающимися растворителями, то, согласно правилу фаз Гиббса, система имеет одну степень свободы. Задавая концентрацию распределяемого вещества в одной из фаз, мы полностью определяем состояние системы. Концентрация распределяемого вещества в одной пз фаз однозначно определяет в этом с.лучае его концентрацию в другой фазе. [c.82]

Правило фаэ. Явление равновесного состояния имеет огромное значение. При равновесии каждая фаза едина во всей системе и обмена компонентами между фазами не происходит, даже если они находятся в контакте на протяжении длительного времени. Правило фаз Гиббса строго фиксирует поведение равновесных систем [c.25]

Число степеней свободы возрастает с увеличением числа компонентов и уменьшается с увеличением числа фаз. Поскольку число степеней свободы не может быть отрицательным, число фаз в равновесной системе не может превышать К + 2. Правило фаз было выведено американским физиком Дж. Гиббсом в 1876 г. Учение о фазах в дальнейшем было использовано в работах Я. Вант-Гоффа, Б. Ро-зебома, Н. С. Курнакова и других ученых и явилось основой изучения равновесий в гетерогенных системах. [c.323]

Гиббс рассмотрел общие закономерности, которым подчиняются равновесные системы, состоящие из любого числа компонентов,, и вывел в 1876 г. закон, олределяющий вариантность равновесной гетерогенной системы. Этот закон вошел в учение о гетерогенных равновесиях под названием правила фаз. [c.209]

Из приведенных примеров видно, что равновесные системы м о н о характеризовать числом параметров или числом степеней свободы С. Эти параметры можно произвольно изменять в определенных пределах, не изменяя числа фаз. В рассмотренном случае однофазные системы характеризуются заданием двух параметров, двухфазные — одного и для трехфазных число таких параметров равно нулю. Описание фазовых равновесий в системах с большим числом компонентов (больше одного) существенно сложнее, так как для этого требуется много данных, например о взаимной растворимости веществ. Поэтому важно установить общий закон, позволяющий найти число фаз ири равновесии для систем с любым числом комионен-тоз. Таким законом является правило фаз, открытое Д. Гиббсом. Введем еще два определения, используемые в этом правиле. Фазой (Ф) называется однородная часть неоднородной системы, характеризующаяся определенным химическим составом и термодинамическими сво11ствами и отделенная от других частей поверхностью раздела. Очевидно, в любой системе может быть только одна газовая фаза. Числа же твердых или жидких фаз могут быть больше. Понятие фазы шире понятия агрегатного состояния. Наиример, твердое железо может существовать в виде различных фаз, хотя и имеющих одинаковый химический состав, но отличающихся термодинамическими свойствами, среди которых 7-железо с кристаллической структурой объем-поцептрированпого куба и а-железо со структурой гране- [c.78]

Теоретич основами построения и интерпретации Д с равновесных систем являются 1) условие фазового равновесия, согласно к-рому хим потенциалы ц, каждого i-ro компонента во всех фазах при равновесии равны, 2) условие химического равновесия, согласно к-рому сумма хим потен-[щалов вступающих в р-цию в-в при равновесии равна аналогичной сумме для продуктов р-ции, 3) фаз правило Гиббса, согласно к-рому число компонентов К, число фаз Ф и вариантность системы и (т е число независимых параметров состояния, к-рые можно в определенных пределах изменять без изменения числа и природы фаз) связаны соотношением V = К - Ф + 2 Цифра 2 означает, что учитываются только два интенсивных параметра состояния-т-ра и давление Если учитываются и др параметры, напр напряженности электромагнитного или гравитационного полей, вариантность системы соотв увеличивается Различают нонвариантные (и = 0), моновариантные (и = 1), дива-риантные (и = 2) и т д состояния (равновесия), 4) правило о соприкасающихся пространствах состояния, соглас1ю к poviy если два разных пространства состояния (поля в случае плоской диаграммы) соприкасаются по линии, то они разли- [c.32]

Принцип ограничения числа независимых параметров состояния в равновесной системе хорошо известен каждому химику как правило фаз Гиббса. Из множества параметров состояния, характеризующих любую равновесную систему с участием материалообразующих твердых фаз, лишь немногие независимы. Число независимых параметров, называемых степенями свободы, определяется соотношением [c.167]

Это выражение является математической формулировкой правила фаз Гиббса, определяющего наибольшее число параметров состояния, изменение которых совместимо с состоянием равновесия (т. е. число степеней свободы системы). Так, для двухкомпонентной двухфазной равновесной системы число степеней свободы равно двум. Это означает, что в такой системе независимо могут изменяться лишь два параметра состояния. Например, выбрав в качестве одной из фаз двухфазной системы жидкую смесь определенного состава и тем самым лишив систему одной степени свободы, мы можем независимо изменять лишь один параметр. Если за последний выбрана температура, то каждому ее значению будут соответствовать определенные давление и состав равновесной фазы. [c.30]

После сделанных пояснений можно попытаться сформулировать несколько вопросов и ответы на часть из них. Например На какой вопрос призвано отвечать всем хорошо известное, но по-разному трактуемое и используемое [22, 23] правило фаз Гиббса Ответ действительно нетрудно выразить в рамках указанных выше понятий. Но вначале нужно перечислить все необходимое для получения конкретного ответа 1) имеется точка реального пространства состояний равновесных химических систем 2) задана полнота описания состояний, в связи с которыми рассматривается данное этим средр прочих необходимых ограничений исключаются из рассмотрения экстенсивные свойства [24, 25] 3) найдено а) в равновесии сосуш ествуют Ф фаз, т. е. включенная в поле анализа точка реального пространства — это конкретная Ф-фазная равновесная система, б) минимальное число химических веществ, в терминах количеств которых можно отразить состав любой из Ф фаз системы, равно К, в) взятой точке реального пространства и всему множеству других, ей эквивалентных в рамках принятой полноты описания, соответствует только одна в любом из метрических пространств определенного класса, имеющих размерность + 1). [c.35]

Вариантность по смыслу своего определения всегда есть некоторое положительное число или нуль (/ 0). Поэтому важнейшим следствием правила фаз Гиббса для обычных условий (П.160) является следующее утверждение в г-компонентной равновесной системе число сосуш,ествующих фаз не может быть больше чем г+2 [c.132]

Параметрами состояния называются физические величины, характеризующие макроскопические свойства среды,— плотность, давление, температуру, объем. Они, как правило, связаны уравнением состояния (например, для идеального газа, это уравнение (1.21)), потому для определения макроскопического состояния достаточно задавать не все параметры состояния, а лишь некоторые из них. Функциями состояния называются такие физические характеристики, изменение которых нри переходе системы из одного состояния в другое зависит лишь от параметров состояния (начального и конечного), а не от пути перехода (т. е. особенностей кинетики процесса). Функции состояния, посредством котбрых (или их производных) могут быть в явном виде выражены термодинамические свойства системы, называются характеристическими. Важнейшими из них являются внутренняя энергия и, энтальпия Н, энтропия 8, равновесная свободная энергия (или потенциал) Гиббса О, равновесная свободная энергия (или потенциал) Гельмгольца Р. Если же значение функции за- [c.22]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология