Тройные системы фазовых диаграмм

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]

Возможность образования в системах различных типов бинарных и тройных азеотропов порождает большое разнообразие типов диаграмм фазовых равновесий в тройных системах. [c.325]

При образовании твердых растворов только двумя компонентами тройной системы фазовые соотношения видны из пространственной диаграммы состояния, изображенной на рис. 127,с. Компоненты [c.194]

Две тройных точки Pi и Рг соответствуют системам, в которых кроме насыщенного раствора имеются три твердые фазы. Проецирование линий насыщения (разделяющих поверхности насыщения) и тройных точек на квадратное основание пространственной фигуры дает возможность получить фазовые диаграммы того же типа, что и приведенные на рис. УП-14. Три изотермы рассматриваемой нами системы, нанесенные на одну диаграмму, изображены на рис. УП-16. [c.202]

Рис. УГ1.1. Фазовая диаграмма тройной системы, содержащей два несмешивающихся компонента

Изменения, происходящие с жидкостью при растворении в ней нелетучего вещества, отражаются и на ее фазовой диаграмме. Действительно, графики зависимостей температур фазовых переходов от давления смещаются на АР = f (Ха) (рис. V.5, штриховые линии). Кривая начала кипения раствора О К ровно на АР ниже кривой кипения чистого растворителя 0/<. Смещается, соответственно, и тройная точка диаграммы О, и кривая начала кристаллизации раствора О В. Неизменной остается лишь кривая сублимации, так как в кристаллическом состоянии система является гетерогенной и каждый ее компонент ведет себя независимо от другого. [c.211]

Рассмотренная здесь тройная система относится к числу наиболее простых. Картина может значительно усложниться образованием химических соединений и появлением частичной растворимости. В этих более сложных случаях мы отсылаем читателя к специальным руководствам, считая выполненной основную задачу ознакомления с общими принципами и основными видами фазовых диаграмм. [c.307]

Растворяющая способность. Количество растворенного вещества, которое может содержаться в фазе растворителя, является важнейшим фактором, определяющим необходимую интенсивность циркуляции растворителя на установке данной производительности. Поэтому экономический растворитель должен обладать высокой растворяющей способностью. В качестве количественного критерия растворяющей. способности можно принять величину, обратную коэффициенту активности растворенного вещества при бесконечном разбавлении. На основе грубо приближенной экстраполяции с использованием симметричной формы уравнения Ван-Лаара можно вычислить, что если эта растворяющая способность для бинарной системы меньше 0,12, то в ней существует двухфазная область. Следовательно, эту величину можно использовать для выяснения характера фазовой диаграммы для тройной системы (открытой или замкнутой, см. дальше). Для случая низших ароматических углеводородов в дальнейшем используется коэффициент активности толуола- [c.227]

Тройная система F2—О3—О2 была исследована для использования в качестве окислителя в ракетных двигателях [55]. Жидкие Оз и О2 способны только к частичному смешиванию при 77,4° К два насыщенных раствора имеют состав 7 и 84 вес.% О3. Известно, однако, что р2 полностью смешивается с О3 и О2. а) Постройте треугольную фазовую диаграмму системы. [c.91]

Все вышеприведенные рассуждения относились к тройным системам, образуемым бинарными, не имеющими азеотропов. При наличии в бинарных системах экстремумов температуры кипения и давления фазовая диаграмма тройной системы усложняется. При этом возможно множество различных вариан- [c.324]

Получены полные фазовые диаграммы 14 двойных и одной тройной системы ЖК (жидкий кристалл) - немезоген и политермы растворимости для 34 систем ЖК - растворитель. Впервые установлен факт инверсии последовательности мезоморфизма ЖК в системах с немезогенами. [c.103]

На основании изучения полных диаграмм состояния тройных систем Мо — Т1 — С и Мо — Н1 — С и анализа литературных данных о фазовых равновесиях в тройных системах Мо — Меху. у — С были установлены некоторые закономерности строения диаграмм состояния этих систем [1, 5]. Как и следовало ожидать, эти закономерности оказались справедливыми и для аналогичных систем с вольфрамом [3, 4]. [c.161]

При изложении данной главы и в последующем будут использованы фазовые диаграммы давление—состав при постоянной температуре и давление—температура. Фазовые диаграммы требуют специального навыка для их чтения. Полезно напомнить, что кривые на диаграммах давление-состав двойных систем изображают изменение с давлением состава находящихся в равновесии фаз при данной температуре. Составы двух фаз, находящихся в равновесии при данном давлении, получают, соединяя точки кривых горизонтальными прямыми, соответствующими заданным давлениям. Кривые на р-Т диаграммах соответствуют состояниям, при которых давления меняются с температурой. Для чистого (однокомпонентного) вещества это состояния, в которых в равновесии находятся две фазы, например, жидкая и газовая (зависимость давления пара от температуры). Для двойных систем это состояния, в которых в равновесии находятся три фазы (например, твердая, жидкая и газовая) или две жидкие фазы и одна газовая и т. п. Для двойной системы критические точки жидкость—газ лежат на критической кривой. Все кривые на фазовых диаграммах температура-давление соответствуют состояниям, имеющим одну степень свободы. Состояния, которые для данной системы имеют нулевую степень свободы, изображаются точкой. Так, для чистого вещества нулевую степень свободы имеет критическая точка и состояния трехфазного равновесия (тройные точки). В двойной системе точками изображаются состояния, где в равновесии находится четыре фазы (квадрупольные точки) и где две фазы в критическом состоянии находятся в равновесии с третьей (некритической) фазой (ко- [c.6]

Представлялось интересным исследовать взаимодействие фаз Лавеса в тройных системах, образованных цирконием с переходными металлами, и проследить, наблюдается ли корреляция между характером взаимодействия и структурным типом фаз Лавеса с одной стороны и эффективной валентностью В-компонентов — с другой. В свою очередь, особенности взаимодействия фаз Лавеса в тройных системах должны определять в значительной степени фазовые равновесия в этих системах и закономерности строения их диаграмм состояния. Мы исследовали диаграммы состояния или их элементы (взаимодействие фаз Лавеса) девяти тройных систем (2г —V-Mo [9, 10], 2г —V-W [28], 2г - V - Сг [7], [c.169]

Взаимодействие металлидов определяет основные особенности фазовых равновесий в тройных системах. На основании найденных закономерностей этого взаимодействия можно прогнозировать общий характер диаграмм состояния еще не изученных систем, однако конкретные элементы этих диаграмм могут быть чрезвычайно разнообразны и для каждой системы должны определяться экспериментально. Так, при одинаковом общем характере взаимодействия металлидов в тройных системах V — Сг — 2г, Мо — Сг — 2г и [c.173]

Фазовая диаграмма для тройной системы параксилол—метаксилол — н-гептан, представленная на рис. 3, была построена на основании кривых начала кристаллизации, показанных на рис. 4, следующим образом. [c.57]

Детально исследованы [24, 35] конструкция и расчет колонн для удаления окиси углерода абсорбцией жидким азотом. Поскольку разность температур кипения азота и окиси углерода равна всего 6 град, температурный градиент между верхом п низом колонны весьма невелик. Если пренебречь этой небольшой разностью температур и принять, что на каждую тарелку поступают равные объемы жидкости и пара (вследствие почти одинаковых скрытых теплот испарения азота и окиси углерода), то минимальное количество жидкого азота, необходимое для удаления окиси углерода, можно вычислить из диаграммы фазового равновесия для тройной системы окись углерода — водород — азот. Диаграмма, изображающая типичные рабочие условия в колоннах промышленных установок, представлена на рис. 14.10 [35]. В цитируемой работе [35] приводятся дополнительные диаграммы для температур—183 н —195° С и давлений 20, 26, [c.367]

Рпс. 8. Фазовая диаграмма для тройной системы, в которой два компонента образуют молекулярное соединение. [c.60]

Влияние температуры (или давления) может быть показано на диаграмме в виде трехгранной призмы. На рис. 5.7,а представлена фазовая диаграмма тройной системы, на которой показаны изотермические сечения, демонстрирующие ограниченную растворимость жидкости, а на рис. 5.1,6 представлена система, содержащая жидкую и твердые фазы. На обеих диаграммах даны контуры проекций изотерм на основание. [c.257]

Рис. 6.32. Фазовая диаграмма тройной системы Н О-НгЗО -ЗОз

В технологической практике, при расчетах процессов разделения смесей исследователь, как правило, встречается с многокомпонентными системами. Тройные системы тоже следует относить к многокомпонентным, и они выделены с заглавии с целью подчеркнуть их особое значение. В системах из трех компонентов проявляются все специфические свойства многокомпонентных систем, но они в то же время относительно проще при экспериментальном исследовании, фазовые диаграммы тройных систем удобны для графического представления. Для большого числа тройных систем имеются надежные экспериментальные данные о равновесиях жидкость — пар и жидкость — жидкость — пар, об азеотропных свойствах и т. п. Поэтому на примере тройных систем оказывается удобным иллюстрировать термодинамические закономерности, справедливые для многокомпонентных систем вообще, проверять надежность методов расчета равновесий в многокомпонентных системах. [c.79]

Рис. 9.12. Фазовая диаграмма тройной системы октаноат натрия -I- деканол -I- вода при 20°С. Структуры агрегатов показаны схематически Ь -л Ьг — изотропные фазы раствора Д С и ) — ламеллярные фазы, Е — гексагональная фаза, F — инвертируемая гексагональная фаза. Эта выполненная Линдманом схема [446] базируется на данных оригинальной работы [270]. В последующих исследованиях было показано, что 5 и С — однофазные области. Переработанная диаграмма подготовлена Фрименом и Дэниэльсоном [293].

При построении фазовой диаграммы системы из п веществ необходимы следующие переменные Т, Р и п - 1 мольных фракций. Взаимозависимость трех переменных можно отразить лишь посредством пространственных диаграмм, однако возможен и альтернативный подход, позволяющий упростить построение можно использовать серию плоскостных диаграмм при определенных фиксированных значениях третьей переменной, либо контурами показывать значения третьей переменной на одной диаграмме. Мольный состав тройных систем представляется на плоской треугольной диаграмме, а мольный состав четырехкомпонентных систем — на пространственной диаграмме в виде правильного тетраэдра. Различные области фазовой диаграммы могут иметь различное смысловое значение, поскольку число фаз в них неодинаково, и может зависеть от числа компонентов в системе. Связь между числом компонентов, числом фаз и рядом переменных, определяюш,их состояние системы, обсуждаются в следующем разделе. [c.252]

Для однокомпонентных систем РИ = 3 - Р, следовательно, в условиях равновесия в таких системах могут присутствовать одна, две или три фазы. Показанная на рис. 5.9 фазовая диаграмма диоксида углерода является типичной. Характерные ее особенности — это зоны, в которых существуют однофазные системы, линии, вдоль которых возможно сосуществование двух фаз, критическая точка, в которой свойства жидкой и паровой фазы становятся идентичными, и тройная точка, в которой три фазы сосуществуют в равновесии. Однако на диаграмме отсутствуют соответствующие точки для других возможных пар фаз. [c.260]

При добавлении к водному изопропиловому спирту бензола получается тройная смесь, фазовая диаграмма которой представлена на рис. 4.19,а. В этой системе оказьшается максимальное число азеотропов (один тройной и три бинарных). Наличие же гетерогенной области дает возможность разделить смесь на чистые компоненты, точнее вьщелить с заданной чистотой на двухколонном комплексе [c.195]

При таком подходе точка Крафта является тройной точкой на фазовой диаграмме системы ПАВ — вода. В этой точке сосуществуют в равновесии все три фазы (твердое, мицеллярное и мономерное ПАВ). В соответствии с правилом фаз система в этой точке нонвариантна. При изменении условий равновесие нарушается и исчезают одна или две фазы. Так, если повысить концентрацию при температуре Ткр, то исчезнет мицеллярная фаза и избыток ПАВ перейдет в кристаллическое состояние. При этом концентрация мономерного ПАВ будет оставаться равной ККМ р. Если же повышать температуру при концентрации ККМкр, то становится невозможным существование кристаллической и ми-целлярной фаз и раствор будет истинным. [c.55]

V f(P, Т). Если по трем координатным осям отложить давление, температуру и объем системы, то полученная пространственная диаграмма, называемая диаграммой состояния, дает графическое изображение зависимости между Р, Т и V. Однако построение таких пространственных диаграмм связано с определенными трудностями, и они мало удобны для практического применения. Для характеристики состояния однокомпонентной системы чаще используют плоскую диаграмму, представляющую собой проекцию пространственной диаграммы на плоскость Р — Т. Плоская диаграмма описывает состояния однокомпонентной системы и фазовые равновесия в ней при различных параметрах. В основе анализа диаграмм состояния, как показал Н. С. Курнаков, лежат два общих положения принцип непрерывности и принцип соответствия. Согласно принципу непрерывности при непрерывном изменении параметров, определяющих состояние системы, свойства отдельных фаз изменяются также непрерывно, свойства же всей системы в целом изменяются непрерывно лишь до тех пор, пока не меняется число или природа ее фаз. При исчезновении старых или появлении новых фаз свойства системы в целом изменяются скачкообразно. Согласно. принципу соответствия на диаграмме состояния при равновесии каждому комплексу фаз и каждой фазе в отдельности соответствует свой геометрический образ плоскость, линия, точка. Каждая фаза на такой диаграмме для одно-компонентной системы изображается плоскостью, представляющей собой совокупность так называемых фигуративных точек, изображающих состояния равновесной системы. Равновесия двух фаз на диаграмме состояния изображаются линиями пересечения плоскостей, а равновесие трех фаз — точкой пересечения этих линий, называемой тройной точкой. По диаграмме состояния можно установить число, химическую природу и границы существования фаз. Плоские диаграммы состояния, построенные в координатах Р — Т, не дают сведений о молярных объемах фаз и их изменениях при фазовых переходах. Для решения этих вопросов используются проекции пространственной диаграммы на плоскости Р V или Т V. [c.331]

Простое вещество X существует в трех твердых аллотропных модификациях 1, 2 и 3 соответственно. Вблизи тройной точки 1-2-3 52 > 5з > 51 И Пз > > У2 (5 — удельная энтропия, о — удельный объем). Начертите три линии, соответствующие двухфазному равновесию вблизи тройной точки 1-2-3, на диаграмме давление — температура , согласующиеся с приведенными данными. Обозначьте все линии и области. В соответствии с рядом условий, приведенных в этой задаче, простое вещество V существует в виде параУ, жидкости Ь, а в твердом состоянии — в трех аллотропных модификациях 1, 2 и 3. Закончите приведенную фазовую диаграмму и обозначьте все линии и области. Система имеет только три тройные точки 1-2-3(/), 2-3-У(2), 3-Ь-У(<3). На диаграмме показано их расположение. [c.94]

IX-2-31. На рисунке изображена фазовая диаграмма тройной системы А—В—Н2О при 25° С. а) Можно ли получить твердое соединение А-В-2Н20 при этой температуре добавлением В к А-Н20 Объясните, б) Определите общий состав системы в точке х, указанной [c.104]

Как и в бинарных системах расплав — твердая фаза, трехкомпонентные равновесия подобного типа целесообразно рассматривать при р = onst, так как влияние его на температуру плавления и состав сосуществующих фаз сказывается лишь при очень сильных изменениях этого параметра. На практике (см. разд. V. 7) приходится встречаться с весьма разнообразными типами фазовых равновесий между жидкостью и твердым телом. В зависимости от природы составляющих их веществ, в таких системах могут быть эвтектические смеси, образовываться одно или несколько стойких или нестойких соединений, компоненты могут полностью или частично смешиваться в твердом состоянии, расслаиваться в жидком. Если учесть, что каждая тройная система включает в себя три бинарных, отличающихся друг от друга по видам зависимостей температур плавления от состава, то нетрудно представить себе как многообразны фазовые диаграммы трехкомпонентных систем. [c.328]

В случаях полиморфизма, когда вещество может находиться в разных твердых модификациях, каждая из них имеет на фазовой диаграмме свое поле. Примером может служить сера, существующая в ромбической и моноклинной сингониях с температурой взаимного перехода 95,5 °С. На рис. 5.3 схематически показана фазовая диаграмма серы. Левее GBDF — поле ромбической серы, BAD — поле моноклинной серы, правее ADF — поле жидкой серы, ниже ВАС — поле газообразной серы. BD — линия взаимных превращений твердых модификаций серы. В этой системе имеются три стабильные инвариантные тройные точки в точке В ромбическая и моноклинная сера в равновесии с паром, в точке D — в равновесии с жидкостью, в точке А — моноклинная сера в равновесии с жидкостью и паром. Ромбическая сера может быть перегрета выше температур превращения, а жидкая сера — переохлаждена ниже температур затвердевания, и они могут существовать в метастабильном состоянии. [c.132]

Наиб, важная физ.-хим. характеристика М.с.-ее диаграмма состочнич (фазовая диаграмма), определяющая фазовое состояние системы при разл. брутто-еоставе. В случае тройной системы с эвтектикой на фазовой диаграмме имеются пов-сти кристаллизации отдельных твердых фаз, линии, отвечающие совместной кристаллизации двух твердых фаз, и ионвариантная точка, отвечающая равновесию расплава с тремя твердыми фазами. Диаграмма плавкости тройной системы описывает т-ру плавления смесей разл. состава она должна изображаться в трехмерном пространстве. На практике, однако, используют проекции изотермич. сечений этой диаграммы на плоскость концентрац. треугольника, а также сечения, отвечающие определенным соотношениям между концентрациями компонентов. В случае четверных и более М. с. приходится строить проекции изотермич. сечений не на все концентрац. пространство, а на нек-рые из его подпространств меньшей размерности. [c.98]

Р. изучают изотермич. или политермич. методами (см. Термический анализ). Получеиные результаты представляют в виде диаграмм Р., к-рые являются частным случаем диаграммы состояния. Объемное изображение фазовых состояний системы в пространстве параметров состояния (т-ры и составов разл. фаз) сводят спец. приемами к фигурам па плоскости. Для тройной системы из двух солей и воды используют обычный концентрац. треугольник, вершины к-рого отвечают чистым компонентам (см. Многокомпонентные системы). Применяют также изображение Р. по способу Шрейнемагерса (Ф. Схрейнемакерс), при к-ром вершина прямоугольной системы координат отвечает чистой воде, а по обеим осям откладывают концентрации солей, выраженные кол-вом той вли другой соли на опреде- [c.183]

Рассмотрение процессов открытого испарения в гетероазеотропных системах выполнено в [58, 591. Мы не имели возможности остановиться на ряде других интересных исследований. В частности, в серии работ Жарова и Первухина [60, 61 ] на основании топологических закономерностей изучена структура диаграмм равновесия жидкость—пар в системах с химическим взаимодействием компонентов, рассмотрены вопросы термодинамики фазовых процессов в химически неравновесных системах. Исследованию равновесий жидкость—пар в тройных системах с интенсивным химическим взаимодействием в паре посвящены работы Маркузина и Ярым-Агаева (например, [61, 621). На применении процессов открытого испарения при экспериментальном изучении равновесий жидкость—пар мы остановимся в гл. V. [c.91]

Для графического изображения условий фазового равновесия трехкомпонентной системы пользуются диаграммой в плоскости равностороннего треугольника (рис. IX-6), вершины которого соответствуют индивидуальным компонентам (А, В, С), стороны — их бинарным смесям (А - - В, А + С, В + С), а точки внутри треугольника — тройным смесям. Легко видеть, что сумма перпендикуляров, опущенных из любой точки на стороны треугольника, равна его высоте (ОК + 0L + ОМ = AAj). Так как деления сто- [c.433]

На ряде эксперпментальных примеров показаны основные типы диаграмм фазового равновесия для трехкомпонентных систем с пекрнсталлизуюци1мся полимером. Кроме общих случаев равновесия, рассмотрены и частные. Так, показано, каким образом две порознь не растворяющие жидкости приобретают свойство растворять полимер. Это непосредствепно вытекает из топологического анализа тройной системы как следствие геометрии тела расслоения. Достаточно же убедительного теоретического объяснения этого явления до сих пор не дано. [c.146]

Диаграмма фазового равновесия рассматриваемых тройных систем изображена на рис. 1.13, а. Точки А, В и С представляют собой температуры плавления индивидуальных компонентов. На боковых гранях призмы нанесены кривые начала кристаллизации АЕ1В, ВЕ2С и СЕзА трех бинарных систем с соответствующими точками двойных эвтектик Ей Е и з- При добавлении третьего компонента к бинарной системе температура начала кристаллизации понижается, поэтому в тройной системе кроме двойных эвтектических точек появляется одна тройная эвтектическая точка Е. [c.33]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология