Диаграмма равновесия состояния

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]

При некоторой температуре однократного испарения, отвечающей так называемой точке конца кипения рассматриваемой системы, жидкая фаза полностью исчезает, испаряется последняя ее капля, и вся система в целом оказывается в паровой фазе. При этом состав паров в точности равен первоначальному составу а системы. Температура конца кипения ниже точки кипения ia компонента системы а, играющего в данном случае, роль высококипящего компонента. Точка является фигуративной точкой состояния системы в конце ее кипения, а точка Ri характеризует температуру и состав последней капли жидкости, равновесной с образовавшимися парами. Если при однократном испарении начальной системы поднять ее температуру выше то фигуративная точка Z,,, выражающая ее состояние, перейдет в область перегретого пара, расположенную на диаграмме равновесия выше изобарной кривой конденсации СЕ. [c.45]

Окислительно-восстановительные реакции весьма типичны для кислородных соединений азота и фосфора. Для определения направления протекания окислительно-восстановительных реакций можно использовать значения стандартных электродных потенциалов или свободной энтальпии АО. Наглядное представление о положении равновесия или о направлении хода реакций (без учета кинетических факторов) можно получить из диаграммы окислительных состояний элемента в водном растворе. Для ее построения необходимо найти степень окисления элемента в простом соединении или ионе (если атомы элемента связаны только с атомами кислорода или водорода), которая численно равна формальному заряду на атоме элемента, если принять для атома кислорода заряд —2, а для атома водоро- [c.540]

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]

Прямоточное последовательное соединение двухфазных элементов процесса в кинетической области не создает никаких новых дополнительных эффектов. Противоточное каскадное включение подробно рассмотрено в гл. 10. Рассмотрим теперь смешанное включение. На рис. 13-16 представлена схема смешанного включения двух элементов процесса. Если установлены состояния обеих входящих фаз (а и Р) и известно отношение ВЧВ% для одного элемента процесса, то отношение В 1В )2 легко определить и для другого элемента процесса. Когда известны две рабочие линии, путем графического построения на диаграмме равновесия (рис. 13-26) можно определить все технологические переменные. [c.285]

Исходными данными для расчета обычно являются производительность колонны (по готовому продукту), начальная и конечная концентрация низкокипящего компонента смеси. Кроме того, для расчета необходимо знать физические свойства компонентов в жидком и парообразном состоянии, а также иметь опытные данные об изменении концентрации компонентов или упругости паров в зависимости от температуры, по которым строят диаграмму равновесия. [c.305]

Представьте диаграмму состояния воды (диаграмму равновесия фаз) в координатах Р = /(Г). [c.30]

Рассмотрим основные диаграммы равновесий (или состояний) в двухкомпонентных системах. [c.131]

Подставляя в уравнение (7) Яо=<х), получаем зависимость У = X, которая, будучи нанесена на диаграмму равновесия (рис. 33), совпадает с диагональю. Жидкость состава Х ,, нагретая в перегонной колбе до температуры кипения под данным давлением, образует пар состава У . Этот пар поступает на тарелку /, откуда жидкость состава Ху У стекает в перегонную колбу. Пар состава У , находящийся в состоянии равновесия с жидкостью на этой тарелке, направляется к следующей тарелке, и описанный процесс повторяется. Отсюда следует, что состав обеих фаз между тарелками можно найти по точкам, лежащим на линии концентраций, а состав в состоянии равновесия на тарелках—по линии равновесия. Число точек на этой линии выражает число теоретических тарелок, увеличенное на точку О, соответствующую перегонной колбе, а в случае применения дефлегматора—на точку 5. График, показанный на рис. 33, соответствует колонне, имеющей пять теоретических тарелок. [c.60]

Диаграмма фазового состояния воды была приведена па рис. 1.1. Тройной точке отвечает равновесие льда, воды и паров воды (см. 1.1). На рис. 8.5 приведена диаграмма повышения температуры кипения и замерзания водных растворов. [c.248]

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]

Построенная в предыдущем задании (см. также рис. 5.36) диаграмма характеризует состояние системы, компоненты которой смешиваются во всех отношениях в расплаве, но не образуют твердых растворов или химических соединений. Исходя из способа построения диаграммы (рис. 5.36), можно утверждать, что поле / соответствует однофазному. .., поле II — равновесию расплава и кристаллов компонента. .., поле III — равновесию расплава и кристаллов. .., а поле IV—равновесной механической смеси. ... [c.284]

Фазовая характеристика твердых фаз соверщенно необ- ходима, так как, но Курнакову, носителем свойств соеди" нения в твердом состоянии является не молекула, а фаза. Рассмотрим построение диаграммы состав — свойство. Допустим, взяты вещества А и В, неограниченно растворимые в жидком состоянии друг в друге и не образующие соединений друг с другом. Кривые охлаждения расплавов разного состава имеют вид линий, изображенных в левой части рис. 5. На кривой охлаждения расплава чистого компонента А возникает в точке плавления (кристаллизации) горизонтальная площадка при Га, вызванная выделением скрытой теплоты плавления при кристаллизации А. Температуру Та отмечают на вертикальной оси правой части рис. 5, соответствующей чистому компоненту А на диаграмме равновесия. Аналогичная кривая получается для компонента В (и для любого кристаллического вещества определенного состав ва). Расплав I содержит два компонента. Прн охлаждении до Г1 из него выделяются кристаллы вещества А. Процесс охлаждения замедляется и появляется излом на кривой 1. На перпендикуляре диаграммы равновесия, восстановленном в точке / к оси составов, отмечается Горизонтального участка здесь не получается, так как [c.41]

Число ступеней изменения концентраций можно определить и ио тепловой диаграмме равновесия (рис. 39). Как уже отмечалось три точки, характеризующие состояние потоков А, В и С, связанных материально-тепловым балансом А В = С, яа тепловой диаграмме лежат на прямой линии. Поэтому в соответствии с уравнением (1. 139) точки, характеризующие состояние потоков пара С и жидкости Ь в данном сечении укрепляющей секции колонны, лежат на прямой, проходящей также через точку, абсцисса которой равна составу дистиллята г/ , а ордината — энтальпии 0 = (точка [c.89]

Равновесие в системе Ж — Т основано на правиле фаз и выражается при помощи диаграмм фазового состояния, определяющих зависимость состояния системы и фазовых равновесий в ней от ее состава или внешних условий. Анализ таких диаграмм позволяет определять равновесный выход продукта и условия максимального приближения реального производственного процесса к равновесию. [c.197]

Равновесие между жидкостью и паром обычно изучают при постоянном давлении (изобарные данные) или постоянной температуре (изотермические данные). Соответственно, строят и диаграммы равновесия в р — л - или Т — л -плоскостях, эти диаграммы, хорошо известные, являются сечениями полной диаграммы состояния двойной двухфазной системы. В некоторых случаях при рассмотрении диаграмм равновесия в широком интервале условий, включающем область критических и закритических состояний, более удобными оказываются диаграммы в р — Т-координатах. Такие диаграммы, более [c.30]

Мы не имеем возможности подробнее остановиться на структуре диаграмм равновесия жидкость—пар и жидкость—жидкость— пар в тройных и более сложных системах. Наиболее подробно и наглядно диаграммы таких систем представлены в [39], особенно полезны графические построения для четырехкомпонентных систем. Хорошие диаграммы для тройных систем приведены в учебнике по физической химии под ред. Б. П. Никольского [45] (обычно в учебной литературе этим вопросам уделяется минимальное внимание). Для ознакомления с общими способами изображения состава многокомпонентных систем и построения для них диаграмм состояния можно рекомендовать заслуженную книгу Аносова и Погодина [46]. [c.85]

Термодинамика дает целый набор средств качественной и количественной проверки состоятельности экспериментальных данных о фазовых равновесиях. Эти средства (методы) достаточно разнообразны и в дальнейшем мы их последовательно рассмотрим. Для применения термодинамических методов важно знать их возможности и ограничения, которые являются прямым следствием особенностей самой термодинамики. На основании законов термодинамики можно определить, каким общим требованиям должны удовлетворять диаграммы равновесия, какие диаграммы невозможны, определить некоторые связи между переменными состояния (температурой, давлением, составом), но феноменологическая термодинамика ничего не может сказать, какова должна быть диаграмма равновесия для данной, конкретной системы. [c.124]

На рис. IX-9, а приведена диаграмма равновесия бинарной системы, компоненты которой образуют непрерывный ряд твердых растворов. Температурам начала кристаллизации соответствует кривая ликвидуса HGF, а температурам полной кристаллизации — линия солидуса HBF. Выше линии ликвидуса система находится в расплавленном состоянии, а ниже линии солидуса—в твердом состоянии. В области между обеими линиями система содержит обе фазы. [c.437]

На рис. IX-9, б приведена диаграмма равновесия бинарной системы, компоненты которой взаимно нерастворимы в твердом состоянии. Линия ликвидуса HEF состоит из двух ветвей, пересе-кающихся в эвтектической точке Е на линии солидуса NEM. [c.437]

На диаграмме равновесия бинарного расплава, состоящего из взаимно нерастворимых компонентов в твердой фазе (рис. XV-10, б), HEF — кривая ликвидуса, а линия солидуса — прямая, проходящая через эвтектическую точку В. Выше кривой ликвидуса расплавы находятся в жидком состоянии. Охлаждение расплавов с концентрацией а ниже температуры ликвидуса сопровождается образованием кристаллов компонента А, количество которых растет с понижением температуры. При этом состав жидкой фазы изменяется по кривой ликвидуса НЕ до достижения эвтектической точки (при температуре Те), в случае а > кристаллизуется компонент В и состав жидкой фазы изменяется по линии FE. Ниже температуры Т расплав полностью переходит в твердое состояние, представляя собой механическую смесь компонентов А и В. [c.704]

На границе между химическими и физико-химическими методами находится физико-химический анализ — универсальный и наиболее надежный метод изучения различных химических систем, базирующийся на геометрической обработке экспериментальных данных. Каждому состоянию химической системы на диаграммах равновесия и состав — свойство соответствует определенный геометрический образ. Для идентификации и изучения обнаруживаемых по диаграммам фаз применяются методы химического анализа и разные инструментальные методы. [c.199]

Каждая изобарная диаграмма равновесия делит график на гетерогенную область, замкнутую кривыми кипения и конденсации, и гомогенные области область паров, расположенную выше кривой конденсации, и область жидкости, расположенную ниже кривой кипения. Если на изобарной диаграмме равновесия нет критических точек, то области гомогенных состояний системы строго разграничены. Если же на диаграмме имеются одна или две критические точки, то граница между [c.140]

Рассмотрим другой случай однократного изменения фазового состояния, когда исходная система состава а и температуры находится в состоянии перегретого пара. Чтобы довести эту перегретую систему до насыщенного состояния, необходимо охладить ее до температуры /а. отвечающей точке начала конденсации исходной системы состава а. При этом фигуративная точка системы перемещается из Lo в / 2 и появляется первая микроскопическая капля жидкости, фигуративная точка которой лежит на одной изотерме с точкой О - Если теперь понизить температуру насыщенных паров до некоторого значения 1, промежуточного между точками начала и конца /а кипения исходной системы, то ее фигуративная точка придет в положение L и система будет состоять уже из двух равновесных фаз паровой О и жидкой / , фигуративные точки которых расположатся на кривых конденсации и кипения диаграмм равновесия. Легко заметить, что с понижением температуры однократной конденсации составы равновесных фаз по НКК повышаются. [c.148]

Диаграмма, выражающая зависимость состояния системы и фазовых равновесий в не Г от в 1пних 1/словй1Т или от ее состава, называется диаграммой состояния или фазовой диаграммой строится она по опытным данным. [c.176]

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]

Если система конденсирована, то небольшие давления мало отражаются на равновесии. Поэтому при исследовании конденсированных систем при атмосферном давлении, как это обычно делается, можно без ощутимой погрешности принять давление постоянным. Действительно, если ограничиться рассмотрением свойств системы при р= onst и выбрать это давление большим, чем давление насыщенных паров смесей любого состава, то в системе не будет газообразной фазы. Число переменных уменьшается до двух. Изображение зависимости между ними может быть выполнено на плоскости в координатах T=f X). Построенную диаграмму называют изобарической диаграммой равновесного состояния конденсированной системы. В литературе вместо этого точного, но слишком длинного термина обычно применяют более краткие, но неточные названия диаграмма состояния, диаграмма равновесия, концентрационно-температурная диаграмма, фазовая диаграмма, диаграмма [c.130]

Было также отмечено, что состояние гальванических сплавов, имeюIi иx отклонение в фазовом составе от диаграммы равновесия, является метастабильным. [c.143]

Для создания новых материалов, развития технологии обработки и выплавкп металлов важнейшей проблемой является установление связи между составом и свойствами сложных систем. Особое значение для металлургии имеет устаиовлеиие связи между температурами плавления, температурами фазовых превращений и составом. Например, для получения легкоплавкого шлака необходимо знать зависимость температуры плавления от концентраций составляющих его окислов, для выбора рел<има термической обработки стали нужны сведения о зависимости температуры фазового превращения (у а) от концентраций углерода и легирующих элементов. Подобные данные представляют в виде диаграммы равновесия или состояния. Рассмотрим наиболее простые из таких диаграмм для двухкомионентных систем в конденсированном состоянии, для которых правило фаз применимо в виде уравпения (У.2). [c.81]

Шестой тип диаграмм. Компоненты Л и В не полностью смешиваются в жидком состоянии. Ограниченная растворимость в жидком состоянии наблюдается в некоторых системах, представляющих интерес для металлургии, например, состоящих из двух металлов (РЬ—Zn, Fe—Си), из металла и оксида (Fe—FeO, Си—СигО), из металла и сульфида (Си— U2S), силиката и сульфида и т. д. Диаграмма равновесия для подобных систем представлена па рис. VII.13. [c.179]

Отсюда следует, что на тепловой диаграмме равновесия точки Хф, л), Я у, / ) и 5(г/1, / +Qo/Gl) лежат на одной прямой (см. рис. 97). Точки Ф и У характеризуют состояние флегмы и поступающих в дефлегматор паров, а точка 5, лежащая на вертикали г/1=сопз1, является полюсом дефлегматора. [c.327]

Диаграмма равновесия жидкость пар. При р = = onst каждому составу жидкой смеси отвечает определенная т-ра равновесия с паром и определенный состав пара, отличающийся, как правило, от состава жидкой смеси. На Д. с. (рис. 8, а) кривые кипения и конденсации изображают зависимости т-р начала кипения и конденсации от состава и отделяют поля жидкости L и пара V от поля (L + V) гетерог. состояний жидкость пар. На кривой кипения м. б экстремум максимум (рис. 8,5) или минимум (рис. 8, в) в этих точках кривая кипения касается кривой конденсации, т. е. составы равновесных жидкости и пара совпадают Жидкие смеси такого состава полностью выкипают, подобно чистым жидкостям, при постоянной т-ре без изменения состава (см. Азеотропные смеси). Д.с., описывающие равновесия двухкомпонентных твердых р-ров с жидкими р-рами и жидких р-ров с паром, подобны [c.35]

Диаграмма фазового состояния, приведенная на рнс. 6.8,а,I может быть построена не только для раствора, но и для распла- ва Точка Е пересечеиня линий ликвидуса Т1Е и Т Е соответ-] ствует температуре и составу расплава, который одновременио находится в равновесии с кристаллами компонентов I к 2. Она1 называется эвтектической точкой. Расплав, соответствующий эв-1 тектической точке, называется эвтектическим расплавом, темпе-1 ратура эвтектической точки — эвтектической температурой. Соответствуюш,ая эвтектической температуре прямая АВ называется эвтектической прямой нлн линией солидуса. [c.408]

Еще одной особенностью термического поведения парафинов является легкость, с которой в них достигаются фазовые равновесия. Это позволило детально изучить диаграммы фазового состояния парафиновых систем [75]. Достоверность диаграмм базируется на использовании терморентгенографии — метода непосредственного (in situ) изучения фазового состояния вещества. При этом впервые на фазовых диаграммах отразились все известные к настоящему времени кристаллические и ротационно-кристаллические полиморфные модификации всех изучавшихся парафиновых гомологов. Результатом явились диаграммы фазового состояния полудюжины представительных бинарных парафиновых систем, которые, как и сведения об атомном и молекулярном строении, являются фундаментальным свойством, необходимым для понимания геологических, технологических и биологических процессов, протекающих при участии парафинов. [c.10]

При Р = onst сопряженным значениям х и у соответствуют различные температуры кипения жидкой смеси в пределах между температурами кипения индивидуальных компонентов и it,), поскольку величины Р и Я являются однозначными функциями температуры. Откладывая по оси ординат температуры кипения, а по оси абсцисс — отвечающие им равновесные концентрации х и у, рассчитанные по выражениям (в), получаем искомые кривые фазового равновесия (рис. IX-3). Нижняя кривая относится к жидкой фазе, а верхняя — к равновесной паровой фазе. Обе кривые пересекаются при х = у = О и х = у = на уровнях температур индивидуальных компонентов (высококипящего и низкокипящего). Так как в состоянии равновесия обе фазы имеют одинаковую температуру, то равновесным значениям х vi у соответствуют абсциссы точек пересечения горизонтали t = onst с обеими кривыми равновесия. Мы и на данной диаграмме равновесия имеем у > X. [c.430]

На рис. IX-9, в приведена диаграмма равновесия системы, состоящей из компонентов с ограниченной взаимной растворимостью в твердом состоянии. Здесь линия ликвидуса HEF имеет очертание, аналогичное предыдущему случаю, а линия солидуса HNEMP — более сложное. Область HNPA соответствует твердым растворам а с преобладанием компонента А, а область РМОВ—твердым растворам с преобладанием компонента В. Область HEN заключает твердый раствор а, изменяющий свой состав с понижением температуры по кривой HN, и жидкую фазу, изменяющую свой состав по линии НЕ. В области РЕМ система состоит из жидкой фазы и твердого раствора , изменяющих свои составы при понижении температуры соответственно по линиям РЕ и РМ. Область PNEMO заключает смесь твердых растворов а и . [c.438]

Равновесие бинарных расплавов изображают в координатах температура Т —состав а (концентрация одного из компонентов) при р = onst. Здесь переход из жидкого в твердое состояние (и наоборот) происходит в некотором интервале температур (рис. XV-10, а). На кривых нагревания (охлаждения) отмечаются две точки перегиба, из которых верхняя соответствует температуре начала, а вторая —температуре конца кристаллизации (затвердевания). Для бинарных расплавов характерно большое разнообразие видов диаграмм равновесия, из которых наиболее часто встречающиеся показаны на рис. XV-10. Так, рассмотренная диаграмма (рис. XV-10, а) относится к бинарным расплавам, [c.702]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология