Диаграммы фазового равновесия систем однокомпонентных

Рис. 1.1. Диаграмма фазового равновесия однокомпонентной системы при отсутствии (а) и наличии (б) полиморфных модификаций

Фазовые равновесия в однокомпонентных системах. Диаграмма состояния чистого вещества. Для однокомпонентной системы (/С = 1) формула (Х.1) принимает вид [c.162]

О чем же идет речь, если рассмотреть фазовые превращения с позиций термодинамики Пусть имеется однокомпонентная система, состоящая из двух твердых фаз. Точка перехода отвечает равновесию между двумя фазами. На диаграмме состояния это соответствует температуре, при которой обе модификации имеют одинаковое давление пара (излом на кривой давления пара). Ниже температуры перехода устойчива модификация с меньшими величинами энтальпии и энтропии выше температуры перехода устойчива модификация с большими величинами энтальпии и энтропии. [c.366]

Однокомпонентные системы. Особенность однокомпонентных систем состоит в том, что они могут быть однофазными (С=2), двухфазными (С=1) и трехфазными (С=0). Диаграмму, отражающую зависимость состояния системы и фазовых равновесий в ней от внешних условий или состава, называют диаграммой [c.165]

Уравнение (П.2) — это уравнение Клаузиуса — Клапейрона. Оно справедливо для различных фазовых процессов при изменении состояния однокомпонентной системы по линиям двухфазного равновесия. Это дифференциальное уравнение кривых на диаграммах типа (П.1). В случае равновесия жидкости и пара АН р является изменением энтальпии при испарении (молярной теплотой испарения, молярной скрытой теплотой парообразования), а Av—изменением объема, разностью молярных объемов насыщенного пара и жидкости. [c.24]

На рис. 56 приведена диаграмма состояния воды в области невысоких давлений. Она характеризует однокомпонентную систему (Н2О). В областях вое, АОС и АОВ вода — однофазная с двумя степенями свободы, т. е. двухвариантная система. Фазовое состояние в них фиксируется двумя параметрами — температурой и давлением. Кривые СО, ВО и АО отвечают двухфазным системам с одной степенью свободы — одновариантные системы. Состояние равновесия фиксируется одним параметром температурой или давлением. Второй находится по уравнению Клаузиуса — Клапейрона (111.36). Точка О отвечает трехфазной системе с нулевой степенью свободы (н-онвариантная система). Состояние фазового равновесия здесь строго фиксировано давлением насыщенного пара р= 609,01 Па и температурой 7 =273,16 К при внешнем давлении 1,01 10 Па. [c.165]

В сделанном на примере воды обзоре фазовых равновесий в однокомпонентных системах пока не рассматривались возможности возникновения различных кристаллических модификаций твердого тела. Это явление очень распространенное. Достаточно напомнить о графите и алмазе для углерода, о ромбической и моноклинической сере и др. В этом случае каждая модификация имеет на диаграмме состояния свою область существования, от- [c.114]

Диаграмма, подобная представленной на рис. 1.3,6, выражающая зависимость состояния системы и фазовых равновесий в ней от внешних условий (и от состава для более чем однокомпонентных систем), называется фазовой диаграммой, или диаграммой состояния. [c.22]

Термодинамический анализ критических явлений впервые провел Гиббс [I, 2]. Однако для разбора критических явлений в однокомпонентных и двухкомпонентных системах нет надобности прибегать к общему методу анализа, предложенному Гиббсом. Достаточно иметь экспериментальные диаграммы фазовых равновесий этих систем и воспользоваться двумя положениями о критических фазах фаза в критическом состоянии, как предельном для двухфазного равновесия, обладает особенностями, присущими этому равновесию критическая фаза стабильна. [c.23]

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]

Для наглядности будем предполагать, что рассматривается однокомпонентная система, и что изменение ее состояния происходит без химического разложения. Диаграмма состояния такой системы представлена на рис. 4.11 [247]. Кривая фазового равновесия А - В показывает соотношение между давлением пара и температурой для твердой фазы, а кривая фазового равновесия В-С - соотношение между давлением пара и температурой для жидкой фазы точка С соответствует критической температуре . [c.404]

Это — система однокомпонентная (один компонент — НгО . Если же изучать фазовое равновесие воды в открытом сосуде, то здесь будет налицо второй компонент — воздух. Вода в этом случае будет находиться под давлением не только своих паров, но и атмосферы. Система вода воздух, как двойная (бинарная), будет иметь три степени свободы и для графического представления ее состояния понадобилась бы пространственная с стема координат (С, р, Г-диаграмма). [c.136]

При 0,0075 ЧИ вода образует однокомпонентную трехфазную систему, состоящую из ее паров, жидкой воды и льда. Подобное равновесие в системе характеризуется так называемой тройной точкой диаграммы состояния, показывающей, в каком фазовом состоянии находится вещество в зависимости от давления и температуры. Для [c.286]

Состояние равновесия однокомпонентной системы можно представить графически в виде диаграммы фазового состояния. При этом на диаграмме состояния каждому состоянию системы соответствует точка с определенными значениями температуры и давления. [c.9]

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]

В проекции пространственной модели фазового состояния воды на плоскость р/, наиболее удобной для пользования, отражены три обширные области, в которых три фазы существуют каждая в отдельности. В таких однокомпонентных однофазных системах число степеней свободы равно двум (бивариантные системы) и для их описания должны быть известны температура и давление. Границами, разделяющими области на этой диаграмме, являются линии (следы проекций, соответствующих плоскостям объемной модели), и поэтому точкам, лежащим на них, соответствует равновесие двух фаз вода—пар (АВ), вода— лед (АО), лед — пар АС). Как уже отмечалось, для характеристики таких систем достаточно указать лишь температуру или давление, так как они имеют только одну степень свободы. [c.8]

Указанные черты фазовой диаграммы в окрестности точки Лифшица, выведенные из анализа системы с однокомпонентным параметром порядка, являются общими. В случае двухкомпонентного параметра меняется лишь форма самих линий, а топологическая структура фазовой диаграммы остается прежней. Для рассмотренного выше потенциала (31.22) положение линии Г, 2 зависит от анизотропии, т.е. от величины параметра и -С возрастанием 2 линия Г, 2 перемещается в сторону области, занимаемой фазой 2, таким образом, область равновесия однородной фазы расширяется [2]. [c.189]

В однокомпонентной системе, как видно из уравнения Гиббса, число степеней свободы при наименьшем числе фаз равно 2, поэтому все однокомпонентные системы могут быть представлены графически системой координат на плоскости. В трех компонентных системах максимальное число степеней свободы составляет 3 и состояние таких систем определяется тремя переменными давлением, температурой и концентрацией. В этом случае полная диаграмма фазового равновесия требует уже трех осей координат, т. е. пространственного изображения. Для практических целей чаще всего пользуются плоскостными диаграммами, рассматривая влияние только двух переменных и считая один из внешних факторов постоянным. Другими словами, исследование проводят или при постоянной температуре или постоянном давлении. [c.52]

Точки О, В и С, соответствующие местам пересечения двух лини11 фазовых равновесий и лежащие поэтому на границе сразу трех гомогенных областей, называются тройными точками. Наприм( р, в точке О возможно сосуществование жидкой воды, пара и льда I. Координаты этой точки указаны на графике. Из рис. 6.2 видно, что на диаграмме состояний однокомпонентной системы нет областей (точек), в которых чис ло сосуществующих фаз может быть равно четырем или более. [c.166]

При Ф — 2 однокомпонентная система должна быть одновариантной, т. е. фазовое равновесие в ней может сохраняться при изменении одного из параметров, например температуры. Но при этом второй параметр — давление —должен изменяться не произвольно, а в определенной зависимости от температуры. Как мы уже видели во фрагменте 6—4, эта зависимость для различных комбинаций фаз (различного фазового состава системы) выражается соответствующими кривыми на диаграммах состояний однокомпонентных систем. [c.219]

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]

Фазовые равновесия лучше всего представлять в виде диаграмм. На рис. VH.1 представлена такая диаграмма для простейшей однокомпонентной системы (вода). Ниже линий АО и ОВ, т. е. при низких давлениях и высоких температурах, раположена область пара, между линиями ОВиОС — область жидкости и между [c.126]

Фазовые равновесия лучше всего представлять в виде диаграмм. На рис, VII.1 представлена такая диаграмма для простейшей однокомпонентной системы (вода). Ниже линий АО и Об, т. е. при низких давлениях и высоких температурах, расположена область пара между линиями ОВ и ОС —область жидкости и между АО и ОС — твердой фазы. Как видно из рисунка, внутри каждой из этих областей можно произвольно и одновременно менять и Г, и р, т. е. два параметра. Это означает, что, например, жидкость в указанных границах может существовать при различных произвольных сочетаниях J и р (то же самое справедливо для пара и твердой фазы). [c.159]

Однокомпонентные системы. На фазовой диаграмме однокомпонентной смеси типа изображенной на рис. 5.1 каждая из фаз представлена в виде открытой зоны, твердая фаза — в зоне выше линий АВ и левее линии ВО. Вдоль линии типа АВ две фазы находятся в равновесии, в данном случае это твердая и газовая фазы. В точке пересечения трех линий, точка В, три фазы находятся в равновесии это наибольшее число фаз, способных сосуществовать в равновесии в однокомпонентных системах. Как будет показано позднее, чистые твердые фазы могут иметь несколько стабильных кристаллических форм, поэтому зона твердой фазы АВО может быть представлена несколькими областями. Поскольку некоторые классы веществ могут образовывать жидкие кристаллы, зона ВВС также может состоять из нескольких областей. Точка С — критическая точка диаграммы, по достижении которой исчезают различия между свойствами жидкости и газа. Критические точки, соответствующие другим парам фаз, отсутствуют. Штриховыми линиями показаны границы зон метаста-бильной переохлажденной жидкости и перегретого пара. [c.252]

Для наглядности фазовые равновесия представляют в виде диаграмм. На рис. 16 схематически изображена такая диаграмма для самого простого случая — однокомпонентной системы уже рассматривавшегося вешества — воды. В качестве параметров естественно взять дав- [c.99]

Состояние равновесия однокомпонентной системы может быть представлено графически в виде диаграммы фазового состояния. При этом каждому состоянию системы на диаграмме соответствует точка, отвечающая определенным значениям температуры и давления. [c.18]

Так как максимальное число степеней свободы однокомпонентной системы, находящейся в фазовом равновесии, равно двум, то фазовое равновесие можно представить графически на плоской двухкоординатной диаграмме. Наиболее удобной является р—Г-диаграмма, хотя может быть использована любая пара из параметров системы [р, Т, V, 8, п,. . . ). [c.108]

Для наглядного изображения фазовых равновесий удобно использовать диаграммы состояния [1]. Для однокомпонентной двухфазной системы соотношение между температурой Т, давлением Р или объемом равновесной системы выражается некоторой диаграммой на плоскости. В двухкомпонентной системе связь между температурой Т, составом х и давлением Р или объемом V передается трехмерной диаграммой. Для полного описания многокомпонентной системы требуется больше трех координат, поэтому графически можно исследовать только частные случаи, соответствующие проекциям или сечениям многомерной диаграммы. [c.66]

Изученная нами сейчас диаграмма состояния серы не учитывает, однако, химических превращений внутри данной фазы однокомпонентной системы, т. е., так называемой, динамической аллотропии (различные молекулярные формы), и дает представление лишь о фазовом равновесии полиморфных модификаций. [c.156]

То, что фазовые реакции в принципе возможны, видно на примере равновесия жидкость — пар в однокомпонентной системе. При постоянных Т а Р можно за счет подвода или отвода теплоты при одновременном изменении объема перевести любое количество жидкости в пар и пара в жидкость. То, что фазовые реакции возможны не при любых условиях, показано ка рис. 16, представляющем равновесное испарение бинарной системы при Р=сопз1, т. е. диаграмму кипения. В этом случае компонент 2 в жидкости всегда обладает более высокой концентрацией, чем в сосу- [c.146]

К фазовому превращению алмаз — графит Докажите, что на диаграмме дасление — температура линия равновесия жидкость — пар (Ь — V) в однокомпонентной системе всегда должна иметь положительный наклон. [c.93]

На рис. 93 представлена фазовая диаграмма однокомпонентной системы — воды — в координатах давление пара — температура. АО, ОВ и ОС — кривые равновесия между двумя фазами жидкость — пар, твердое тело — пар и твердое тело — жидкость соответственно, [c.165]