Поверхность энергия Гиббса давление температура

Проследим связь между формой поверхности энергии Гиббса, которая определяется принципом равновесия и критериями устойчивости, и видом диаграмм равновесия жидкость — пар. При постоянных Тир зависимость (л ) для фазы переменного состава, образованной компонентами, смешивающимися между собою во всех отношениях, выражается непрерывной кривой, обращенной выпуклостью к оси X, На рис. И 1.1 изображены кривые ё (л ) для жидкой и паровой фаз при температуре, которая выше температур кипения обоих компонентов и их растворов при данном давлении. При таких условиях при всех составах устойчива паровая фаза, кривая (у) расположена ниже кривой (/). Если построить еще ось температуры Т, то легко представить поверхности энергии Гиббса как функцию х и Т при постоянном давлении. Поверхности будут иметь вид желоба. [c.31]

Некоторые жидкости, подобно воде и глицерину, могут продолжать оставаться жидкими, будучи охлажденными ниже нормальной температуры замерзания, температуры, при которой жидкая и кристаллическая фазы данного вещества находятся в равновесии. Кристаллизация начинается с образования чрезвычайно мелкого кристаллика, ядра, которое затем начинает расти. Очень мелкие кристаллики, однако, имеют большую энергию Гиббса, чем крупные, поскольку обладают большей удельной поверхностью избыточная поверхностная энергия и является причиной того, что давление насыщенного пара над мелкими кристаллами превышает давление насыщенного пара над крупными кристаллами, а следовательно, вызывает понижение температуры плавления. Замерзание происходит быстро, если небольшие кристаллики данного вещества ввести в качестве затравки в переохлажденную жидкость. [c.562]

На трехмерном графике зависимости С от Т к Р энергии Гиббса фаз а и /3 представляются двумя поверхностями (рис. 1.15). Линия их пересечения определяет-область температур и давлений, при которых эти фазы сосуществуют. Например, точка кипения вещества (равновесие жидкость-пар) зависит от давления. Уравнение этой линии можно получить следующим образом. Если фазы а и (3 сосуществуют, то [c.47]

Если состав равновесных фаз постоянен, то частная производная энергии Гиббса по площади раздела фаз при постоянных температуре и давлении представляет собой поверхностное натяжение а. Его можно также определить как частную производную энергии Гельмгольца, внутренней энергии и энтальпии по площади поверхности раздела фаз. В соответствии с этим [c.30]

Избыточная энергия Гиббса поверхностного слоя при постоянных значениях температуры и давления зависит-от площади поверхности S и от состава слоя, т. е. от избыточного количества компонентов При изменении площади или состава (достаточно малом, чтобы не учитывать сопутствующие изменения параметров а и [c.231]

Поверхностная энергия, отнесенная к единице площади поверхности — поверхностное натяжение — является в то же время и удельной энергией Гиббса (изобарным потенциалом 1 поверхности). Поэтому поверхностная энергия (изобарный потенциал О) дисперсной системы при постоянных температуре и давлении будет равна [c.152]

Экспериментально установлено, что энергия системы пропорциональна ее размерам (в предположении, что объем системы достаточно велик, чтобы пренебречь влиянием ее поверхности). Например, если мы удвоим число молей каждого компонента, то энергия также увеличится вдвое. Говорят, что энергия является экстенсивным свойством системы. Такие функции, как энтропия, объем, энтальпия и энергия (Гельмгольца или Гиббса) также являются экстенсивными характеристиками, в то время как температура и давление не зависят от размеров системы их называют интенсивными свойствами. [c.59]

Несколько более сложны диаграммы для двойных систем, в которых образуются две жидкие фазы. В этом случае мы имеем равновесие трех фаз — двух жидких и пара — в двойной системе. Такая трехфазная система обладает только одной степенью свободы. Следовательно, задание одного из параметров — температуры, давления или состава одной из равновесных фаз однозначно определяет состояние системы. К диаграммам систем с расслаиванием мы еще возвратимся в разд. И 1.9, здесь же остановимся только на связи диаграмм с формой поверхности энергии Гиббса. [c.33]

При выводе неравенства (I. 180) мы использовали в качестве характеристической функции полную энергию. Аналогичное рассмотрение может быть проведено и с помощью других характеристических функций, среди которых наибольшее значение для термодинамики многокомпонентных систем имеет термодинамический потенциал Гиббса, определяемый соотношением (1.56). Рассматривая некоторый процесс при постоянстве температуры и давления, выводящий поверхностный слой из равновесия, но не изменяющий величину поверхностного натяжения, и применяя условие устойчивого равновесия для термодинамического потенциала Гиббса всей системы, получим условие устойчивости поверхности разрыва в следующем виде [c.46]

Количественный показатель такого напряжения может быть выражен различными способами. Чаще всего для этого используется поверхностное натяжение а, которое определяется как сила, действующая в плоскости поверхности, в расчете на единицу длины. Согласно этому определению, можно представить обратимый изотермический процесс, при котором площадь поверхности А жидкости увеличивается вследствие ее растяжения и создаются условия для перехода молекул нз объема жидкости в пограничный слой, Дифференциальная обратимая работа будет равна о/йА , в этом случае а — поверхностная энергия Гиббса в расчете на единицу площади поверхности. Поскольку равновесные системы стремятся обладать минимумом свободной энергии (при постоянных температуре и давлении), произведение <уА также стремится к минимуму. При фиксированном значении сг [c.513]

Вещество, находящееся в пространстве, свободном от действия сил, является замкнутой системой при постоянных температуре и давлении. Свободная энергия Гиббса такой системы, как было показано ранее (т. 2, стр. 336), достигает минимума при равновесии. Для любой деформации сферической капли необходимо затратить работу следует увеличить свободную энергию этой системы. Количество работы, необходимое, чтобы увеличить поверхность вещества на один квадратный сантиметр, называется поверхностным натяжением у. Итак, [c.53]

Очевидно, что вклад изменений поверхностного натяжения и разделяющей поверхности на границе раствора со стенками сосуда в большинстве реальных случаев адсорбции из растворов настолько мал, что им можно пренебречь. Тогда при постоянном Внешнем давлении и постоянной температуре изменение молярной энергии Гиббса с необходимой точностью может быть найдено из уравнения [c.55]

Аналогичное уравнение выведено Фаулером [67] в его частично успешной работе, имевшей целью дать статистическую интерпретацию правила МакЛеода [68], согласно которому величина деленная на разность плотностей чистой жидкости и пара, является постоянной величиной, не зависящей от температуры и давления. Фаулер отождествил с общей энергией поверхности и, используя уравнение Гиббса Гельмгольца, определил поверхностное натяжение, которое численно равно свободной энергии, приходящейся на единицу поверхности. Он показал, что, за исключением состояний системы вблизи критической точки, постоянство параметра Мак-Леода, вероятно, случайно. [c.330]

С ПОМОЩЬЮ уравнения (III. 10) люжно полуколичественно рассмотреть зависимость давления Р от температуры Т вдоль трехфазной поверхности [5], а в сочетании с выражениями типа (II 1.8а) описать состав фаз, находящихся в равновесии, как функцию температуры и давления. Уравнения (III.8а) и (ШЛО) справедливы как для разбавленных, так и для концентрированных растворов. Однако практически использовать их трудно, так как в общем случае неизвестна связь между характеристическими функциями и составом, т. е. нельзя вычислить вторую производную свободной энергии Гиббса по составу d G/dx , если не сделать некоторых частных допущений. [c.97]

В однокомпонентной системе максимально возможное число сосуществующих фаз равно трем. Для каждой из трех фаз — газообразной, жидкой и твердой — может быть построена своя поверхность энергии Гиббса как функции температуры и давления. Задание температуры и давления однозначно определяет состояние системы. [c.22]

Как известно, термодинамическое состояние дисперсной системы, находящейся при постоянном давлении и температуре, можно описать свободной знергией Гиббса, а также знаком и величиной первой и второй ее производных по дисперсности [25]. В качестве характеристики дисперсности может быть принята поверхность раздела фаз или число частиц (в общем случае — гранулометрический состав) при заданной массе дисперсной фазы. В отсутствие внешних механических напряжений и при равенстве нулю изменений электрических, гравитационных, химическш и др. потенциалов свободная энергия Гиббса для заведомо не очень малых частиц равна по величине поверхностной энергии раздела фаз (д=ов). В связи с этими условиями единственно возможным направлением изменения состояния системы является уменьшение дисперсности либо пу- [c.92]

Для увеличения поверхности жидкости нужно преодолеть wivy внутреннего давления и совер1пить определенную механическук работу. Если увеличение поверхности производится при постоянных давлении и температуре (изобарно-изотермический процесс) или при постоянных объеме и температуре (изохорно-изотермический процесс), то оно сопровождается увеличением поверхностной энергии системы (энергии Гиббса или энергии Гельмгольца). [c.304]

Растекание — результат взаимодействия полярных молекул жидкости (например, воды) с родственными по химическому строению молекулами другой жидкости. Это явление сопровождается понижением поверхностного натяжения твердого тела, уменьшением энергии Гиббса на поверхности раздела фаз. Растекание наблюдается при контакте двух нерастворимых друг в друге жидкостей, например какого-либо масла (м) и воды (в), имеющих относительно меньшее и большее поверхностные натяжения, обозначаемые соответственно Ом и ств. Кроме того, поверхностное натяжение на границе вода — масло обозначают сгвм. Если рассмотреть систему, состоящую из воды с нанесенной на нее каплей масла и воздуха при постоянных давлении и температуре, то в соответствии с вышеизложенными материалами по термодинамике (см. гл. П) изменение энергии Гиббса системы будет равно сумме произведений соответствующего поверхностного натяжения на изменение площади контакта между фазами. При увеличении поверхности раздела вода — масло на столько же увеличится граница раздела масло воздух. [c.175]

Для описания состояния любой бинарной системы кроме давления и температуры необходи.м параметр, характеризующий состав системы. Мы уже ввели такой пара. гетр, ато.лгную (мольную) долю ко.мпонента /4,. Гл. Энергия Гнббса бинарной системы может быть представлена как функция трех переменных 0 = 0 [Р, Т, Хл)-Обозначим энергию Гиббса сплава в упорядоченном состоянии 01 Р, Т,. 1 а) и в неупорядоченном состоянии 02(Р, Т,. Хл). Из условия равновесия 0 Р, Т, Ха) = 02(Р, Т, Ха) следует, что те.мпе-ратура фазового перехода зависит от давления и состава, т. е. имеется поверхность равновесия То=То Р, Ха)- При фиксированном давлении она превращается в кривую То=То,р Ха) [c.131]

Окисление магния под действием водяного пара при давлен НИИ 31—208 мм рт. ст. и температурах 425—575° С изучали Свек п Гиббс [540] (см. гл. 3). Оказалось, что скорость окисления изменяется линейно, и что прн всех условиях единственным образующимся окислом является MgO. Эти особенностн определяются высоким давлением пара магния при температзфах выше, скажем, 500° С и пористостью окиси магния. Прн 425— 500° С во всем исследованном интервале давления реакция взаимодействия, можно сказать, развивается на самой поверхности металла или непосредственно около нее. По мере снижения давления испарение металла, по-видпмому, отодвигает реакцию все дальше от поверхности металла в полном соответствии с постепенным ростом энергии активации до уровня, близкого к величине теплоты возгонки металла. При 500— 575° С и более высоком давлении водяного пара реакция развивается по расщелинам между отстающей окалиной и металлом, так что давление, по-видимому, уже не влияет на величину энергии активации. При наивысших температурах и умеренном давлении атомы магння ускользают из окисного покрытия, так что реакция протекает либо в газовой фазе, либо на стенках аппаратуры магний конденсируется и на внутренней поверхности окисного слоя, образуя как бы чехол, из которого можно вынуть остальной металл после его охлаждения. [c.371]

Рассмотрим в качестве примера случай насыщенного пара, который был быстро и адиабатически сжат до давления Р. Это давление является избыточным в сравнении с равновесным давлением пара Ро при данной температуре Т. Для образования жидкости должен начаться рост маленьких капелек. Если, однако, мы будем считать, что в парах присутствуют только чрезвычайно маленькие капельки жидкой фазы, то они будут имет1>-некоторый избыток свободной энергии в сравнении с жидкостью в объеме. Эта избыточная энергия возникает за счет увеличения поверхности. Величина избыточной новерхностной энергии равна 4я/- сг, где сг — поверхностное натяжение, а г — радиус капли. Для того чтобы капля и пар находились в равновесии, давление пара Р должно превышать давление насыщенного пара Ро на величину, которая может быть вычислена по уравненик -Гиббса — Кельвина [c.558]