Фазовое равновесие парообразном состоянии

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]

В системе характеризуется так называемой тройной точкой диаграммы состояния, показывающей, в каком фазовом состоянии находится вещество в зависимости отРнТ. Для построения диаграммы состояния вещества используют прямоугольную систему координат, откладывая по оси абсцисс абсолютную температуру, а по оси ординат давление. Определенные значения Т н Р являются координатами точки, местоположение которой на диаграмме показывает фазовое состояние вещества при данных условиях. Как видно из схематической диаграммы состояния воды, приведенной на рис. 39, вся ее площадь разделена на три зоны, отвечающие трем фазовым состояниям. Зоны отделены друг от друга тремя линиями, точки на которых соответствуют существованию воды в двух состояниях, в двух фазах, находящихся между собой в равновесии лед пар (кривая ОА), ледТ 7 " жидкость (кривая ОВ), жидкость пар (кривая ОС). При осторожном охлаждении чистой воды ниже 0° С можно получить переохлажденную воду, которой соответствует кривая ОБ, являющаяся продолжением кривой ОС за точку О — точку замерзания воды. Однако такая система неустойчива и легко разрущается, превращаясь в обычный лед. В отличие от воды для большинства веществ переход твердой фазы в жидкую сопровождается увеличением объема, поэтому для них рост давления будет смещать этот переход в сторону более высоких температур. Тогда равновесие твердая фаза жидкость должно характеризоваться кривой ОЕ, наклон которой противоположен наклону кривой ОВ. Кривая равновесия жидкость — газ (ОС) в области высоких температур ограничена критической точкой, выше которой вещество переходит в газовое состояние независимо от давления. Для воды критическая температура равна 374° С. При нормальном внешнем давлении (760 мм рт. ст. или 1,013-10 Н/м) жидкая и парообразная фазы воды находятся между собой в равновесии при 100° С, так как при этом давление пара над жидкостью сравнивается с внешним давлением и вода закипает. [c.92]

Перед расчетом процесса однократной конденсации или испарения необходимо определить фазность системы. Если система находится в однофазном парообразном состоянии, то процесс ОИ невозможен. Определение фазности системы необходимо также в процессе многих расчетов, в которых требуется знать энтальпию системы, теплофизические свойства и др. Фазность, агрегатное состояние системы можно определить с помощью констант фазового равновесия, используя следующие соотношения [13]. [c.295]

Сравнение приведенных на рис. 1.1, 1.2 диаграмм и термодинамических поверхностей состояний индивидуальных веществ и смесей показывает ряд существенных различий. Нижняя АС и верхняя ВС пограничные кривые, линия тройного фазового равновесия АВ поверхности состояний смеси носят весьма условный характер. Достаточно определенные границы между жидкими L, твердыми S, парообразными G, двухфазными L4-G и S+G состояниями могут иметь место лишь для смесей веществ с близкими физико-химическими свойствами, а для произвольной смеси компонентов их может и не быть. Так, например, если температура кипения одного из компонентов смеси будет соизмерима с температурой возгонки другого, то в области между кривыми АС и ВС будут образовываться трехфазные аэрозоли. [c.20]

Число возможных фаз для серы равно четырем ромбическая (твердая), моноклинная (твердая), жидкая сера и парообразная сера. Схематически диаграмма состояния серы изображена на рис, 38. Отдельные кривые этой диаграммы представляют соответствующие фазовые равновесия [c.188]

Большое каноническое распределение. До сих пор мы ограничивались такими случаями, когда в перечень переменных, характеризующих состояние системы, входило число молекул N. Теперь мы допустим, что состояние системы характеризуется температурой Т, объемом V и химическим потенциалом р. Таким образом, число молекул не является в данном случае независимой переменной величиной, характеризующей состояние системы. При термодинамическом равновесии Г и х должны принимать некоторые постоянные значения, одинаковые для всех частей системы. Число молекул может изменяться. Этот случай осуществляется при фазовых равновесиях. Например, если в замкнутый объем V поместить некоторое количество воды так, чтобы часть объема У осталась незаполненной, то вода будет испаряться и постепенно установится термодинамическое равновесие между водой и паром. При этом температура воды и пара выравняется, а химический потенциал молекул воды и пара примет во всех частях объема одно и то же значение (см. 1). Однако число молекул воды, находящейся в жидкой и парообразной фазах, может колебаться вокруг некоторого среднего значения, так как между паром и водой будет непрерывно происходить обмен молекулами. [c.51]

Физические основы процесса. Статика процесса. В условиях равновесия давление паров и температура твердого вещества находятся в однозначном соответствии. Связь между давлением и температурой фазового перехода определяется по диаграмме состояния (рис. 5.4.1). Кривые фазового равновесия между всеми тремя фазами в координатах температура - давление делят диаграмму на три смежные области область твердого, жидкого и газообразного состояния вещества, пересекаясь в п ойной точке В. В этой точке одновременно сосуществуют все три фазы (твердая, жидкая и парообразная). Линия 2 является геометрическим местом точек, отвечающих таким величинам температуры и давления паров, при которых находятся в равновесии твердое тело и пар. Линия 3 соответствует равновесию в системе жидкость - пар, линия ] - равновесию в системе твердое тело - жидкость. Линия 4 соответствует метастабильным состояниям равновесия, характерным для некоторых веществ. В этом случае жидкая фаза может существовать при давлении более низком, чем давление тройной точки. Кривая 2 равновесия твердая фаза - пар позволяет определять параметры, при которых возможны процессы сублимации и десублимации. [c.551]

Сплошная и штриховая линии на рис. 8.1 представляют собой зависимо-стш р(х )т шр(х )т при заданной температуре. Эти линии следует рассматривать как геометрическое место точек состояний насыщенных жидкости и пара. Каждая точка на сплошной линии отвечает состояшж) жидкости при фазовом равновесии. Она характеризуется всеми необходимыми параметрами для однозначного определения состояния жидкости. Каждая точка на штриховой линии определяет состояние сухого насыщенного пара. Точки, лежащие на одной линии, при Р = onst характеризуют равновесно сосуществующие фазы — жидкую и парообразную. Равенство температур выполняется автоматически, поскольку вся диаграмма построена для одной температуры. [c.196]