Многофазная система условия равновесия

Анализ химических реакций в многофазных системах связан с использованием условий как химического, так и фазового равновесий. Если компонент I переходит из фазы I в фазу к, то такой переход аналогичен химическому процессу 1 в фазе I—ы в фазе к. [c.24]

Так, например, математическое моделирование и расчет разделения многокомпонентных азеотропных и химически взаимодействующих смесей методом ректификации сопряжены с определенными вычислительными трудностями, вытекающими из необходимости рещения системы нелинейных уравнений больщой размерности. Наличие химических превращений в многофазных системах при ректификационном разделении подобных смесей приводит к необходимости совместного учета условий фазового и химического равновесий, что значительно усложняет задачу расчета. При этом основная схема решения подзадачи расчета фазового и химического равновесия предусматривает представление химического равновесия в одной фазе и соотнесения химически равновесных составов в одной фазе с составами других фаз с помощью условий фазового равновесия. Для парожидкостных реакций можно выразить химическое равновесия в паровой фазе и связать составы равновесных фаз с помощью уравнения однократного испарения. Для реакций в системах жидкость-жидкость целесообразнее выразить химическое равновесие в той фазе, в которой содержатся более высокие концентрации реагентов. Для химически взаимодействующих систем с двумя жидкими и одной паровой фазой выражают химическое равновесия в одной из жидких фаз и дополняют его условиями фазовых равновесий и материального баланса. Образующаяся система уравнений имеет вид [c.73]

Рассмотрим термодинамическую систему, состоящую из Ф — фаз ]л К — компонентов. Если система находится в равновесии, то внутри нее отсутствуют потоки теплоты и вещества. Это означает, что во всех точках системы одна и та же температура, одно и то же давление. (Предполагается, что внещние поля отсутствуют, а границы раздела фаз — плоские.) Таким образом, равновесная многофазная система характеризуется условиями [c.126]

При перемене внешних условий истинное равновесие нарушается, изменяются концентрации веществ, исчезают старые и появляются новые фазы. Изменения происходят до тех пор, пока не установится новое равновесное состояние. Предсказание возможности изменения числа фаз в системе в зависимости от числа компонентов и от изменения внешних условий устанавливается правилом фаз (закон равновесия фаз), выведенным Гиббсом (1876) термодинамическим путем в равновесной многофазной системе число степеней свободы равно числу компонентов системы плюс два минус число фаз. если на систему из внешних термодинамических факторов влияют только давление и температура. [c.157]

Пусть k компонентов распределено между ф фазами. Условием равновесия многофазной системы является равенство для всех фаз давления, температуры и химических потенциалов каждого из компонентов системы. Математически это эквивалентно уравнению Гиббса — Дюгема для каждой фазы, поскольку взаимосвязь всех переменных — Т, р, fj,i,..., цд. — в пределах каждой фазы выражается уравнением Гиббса —Дюгема к [c.119]

Очевидно, что условия (1-62) и (1-63) могут быть применены к любым фазам многофазной системы. Следовательно, они определяют условия равновесия систем с любым числом фаз. [c.26]

Основываясь на условиях равновесия (5) и (6), А. В. Сторонкин [3] вывел дифференциальные уравнения, описывающие условия термодинамического равновесия многокомпонентных многофазных систем. Применительно к системам, состоящим из двух фаз — паровой и жидкой, —эти уравнения имеют вид [c.514]

Условием равновесия при распределении вещества, как и в любой другой многофазной системе, является равенство химических потенциалов всех компонентов системы в обеих фазах [c.450]

Уравнение (22) может быть применено к любому компоненту и к любым двум фазам многофазной системы, находящейся в равновесии. Условие, выражаемое уравнением (22), является общим для всех многофазных систем. Таким образом, химический потенциал произвольного компонента системы, находящейся в равновесии, во всех фазах одинаков. [c.16]

Выражение (33)—уравнение равновесия многокомпонентной двухфазной системы. При числе фаз, равном трем или более, уравнения типа (33) могут быть написаны для любой пары фаз. Следовательно, число независимых уравнений типа (33), выражающих условия равновесия многокомпонентной многофазной системы, всегда на единицу меньше числа фаз в системе. [c.17]

Устойчивость гетерогенных систем определяется фазовыми и химическими равновесиями. При фазовых равновесиях переход компонентов системы из одной фазы в другую не сопровождается химическим взаимодействием. Число термодинамических степеней свободы системы при равновесии определяется числом условий, которые можно изменять в определенных пределах, не нарушая при этом числа и видов фаз систем. Такими независимыми переменными являются концентрация, температура, давление. Равновесие в гетерогенных системах подчиняется закону равновесия фаз или правилу фаз Гиббса. Для систем, в которых отсутствует химическое взаимодействие, число термодинамических степеней свободы С в равновесной многофазной системе равно числу компонентов К плюс 2, минус число фаз Ф [c.14]

Представляется целесообразным начать обсуждение вопросов теории химического равновесия при высоких давлениях с реакций в газовой фазе, после чего перейти к имеющимся данным о равновесии в жидкой и твердой фазах, а также в многофазных системах. Это связано с тем, что агрегатные состояния реагирующих веществ предопределяют применение тех или иных методов вы числения равновесных концентраций при высоких давлениях. Поэтому для решения поставленной задачи необходимо знать в каждом конкретном случае, какие фазы сосуществуют в рассматриваемой смеси в условиях равновесия. Нельзя не учитывать при этом изменений агрегатного состояния веществ и характера сосуществующих фаз при приложении давления. А эти изменения зачастую весьма существенны. Например, температура плавления (затвердевания) большинства веществ (за исключением галлия, висмута и воды) увеличивается с [c.9]

Рассматривая равновесные системы как определяемые тремя параметрами (температура, давление и концентрация), можно вывести следующее соотнощение, выражающее условие существования многофазной поликомпонентной системы в равновесии [c.178]

Правило фаз Гиббса позволяет определить число степеней свободы (число независимых параметров) многокомпонентной, многофазной системы в условиях равновесия. [c.139]

Двух- и многофазные системы могут находиться в равновесии при вполне определенных условиях. [c.50]

Равновесие в системе Ж — Т описывается правилом фаз и выражается при помощи диаграмм фазового состояния. Анализ таких диаграмм позволяет определить равновесный выход и условия, дающие максимальное приближение реального производственного процесса к равновесному. В сложных многофазных системах, таких, как четырехкомпонентная трехфазная система в производстве соды аммиачным способом, фазовые диаграммы позволяют установить состояние равновесия и провести технологический расчет процесса. [c.93]

Исследуются частично закрытые многофазные системы с химическими превращениями веществ при наличии ограничений на свойства фаз. На основе подсчета числа связей из условий термодинамического равновесия и условий материальной изоляции выведены формулы для определения вариантности и полной вариантности этих систем. Рассмотрены основные частные случаи из полученных формул. Приведены примеры, иллюстрирующие их применение. Обсуждены вопросы, связанные с особенностями расчета ранга концентраци-онно-стехиометрической матрицы неподвижных веществ, с определением максимально возможного и действительного (минералогические правила фаз) числа сосуществующих фаз. На основе сопоставления формул для вариантности и полной вариантности отмечены случаи, когда в системе могут наблюдаться фазовые процессы, протекающие без изменения составов фаз. Обсуждены некоторые из формул для подсчета вариантности, получившие в литературе широкое распространение, и рассмотрены условия их применения. Библ.— 22 назв. [c.195]

Преимущества метода нескольких жидкостей очевидны. Помимо повышения определенности условий равновесия в многофазной системе, что позволяет получать более точное решение уравнения (36) применительно к адгезии полимеров, смачивание субстрата двумя или тремя не смешивающимися друг с другом жидкостями приводит к меньшему загрязнению исследуемой поверхности, т. е. к нивелированию влияния факторов адсорбционной природы [294]. Однако, как и в других случаях, связанных с привлечением уравнения Юнга, существенные экспериментальные затруднения здесь обусловлены необходимостью измерения краевых углов. В самое последнее время предпринята попытка устранить этот недостаток. Авторы [295], погружая углеродные волокна вертикально в две несмешивающиеся жидкости-формамид с налитым сверху углеводородом (гексан, гексадекан, декалин), по аналогии с приведенными выше выражениями записали следующее уравнение межфазного взаимодействия [c.70]

Условием химического (относительно переноса вещества между фазами) равновесия в некоторой многокомпонентной многофазной системе при некоторых значениях температуры (Т) и давления (р) является равенство химических потенциалов ( х) всех компонентов (А,,. .., А ) во всех фазах (аь. .., щ) системы (л — мольная доля соответствующего компонента в соответствующей фазе) [c.152]

Лангмюр еще в 1916 г. при кинетическом обосновании правила фаз показал сложность кинетических механизмов, приводящих к многофазной системе, удовлетворяющей условиям термодинамического равновесия [105]. В соответствии с реальным механизмом топо-химических реакций, скорость перехода фаз в катализаторе может определяться как скоростью появления зародышей новой фазы, так и скоростью диффузии атомов в кристаллической решетке и скоростью перестройки последней. Для окисных ванадиевых катализаторов, например, переход V2O4 VjOj протекает по диффузионному механизму [106]. [c.51]

В заключение этого параграфа рассмотрим одно из важнейших свойств химических потенциалов, определяющих условия равновесия любой термодинамической системы. Рассмотрим многокомпонентную, многофазную систему в изобарно-изотермическом состоянии. Критерием равновесия такой С11Стемы, как было пиказано выше [см. уравнение (1.13.6)], является условие [c.62]

В общем случае пластовая нефть находится, в равновесии с растворенными в ней газами. При изменении внешних условий температуры, давления) равновесие изменяется, в результате чего может образоваться многокомпонентная, многофазная система— газовая-Нжидкая нефтяная, водянаяЧ-твердая (парафины, асфальтены). При перемещении многофазной системы в пласте происходит многокомпонентный обмен между фазами, приводящий к непрерывному изменению и появлению аномальных свойств нефти. При неоднородной системе в результате выделения твердой фазы теряется часть ценных составляющих нефтей и может снизиться нефтеотдача пласта. [c.48]

При подготовке этого издания были учтены основные изменения в программе курса физической химии и тенденции ее развития. Было учтено также стремление усилить общую теоретическую подготовку инженера-химика и химика-технолога Последовательность глав соответствует более строгой логической структуре курса, изучение геометрических параметров и энергетических характеристик молекул (гл. I—V), далее изучение свойств веществ в идеальном газообразном состоянии, от идеального газообразного состояния сделан переход к реальному газообразному состоянию и к конденсированному состоянию индивидуального вещества (гл X—ХИ) После ознакомления со свойствами индивидуального вещества сделан переход к системам многокомпонентным однофазным и многокомпонентным многофазным (гл XIII—ХУП) Более сложные системы, в когорых происходят химические превращения, рассмотрены и в условиях равновесия (гл. XIX—XXI) и в динамике (гл. ХХ1П—XXXI) Вновь введенные главы отражают современное развитие физической химии [c.3]

Добываемое углеводородное сырье представляет собой многофазную многокомпонентную смесь. Формирование многофазной смеси, включая и водонеф-тяпую эмульсию, начинается в пласте, затем продолжается при движении в скважине, в элементах системы сбора и подготовки и в магистральном трубопроводе в результате изменения термобарических условий, а также геометрических размеров областей, по которым движется смесь. Если эти изменения происходят достаточно медленно по сравнению с характерными временами установления в системе фазового равновесия, например при движении смеси в пласте и в скважине, то можно считать, что движение смеси происходит в условиях термодинамического и динамического равновесия. Это значит, что, задав исходный компонентный состав всей смеси и зная давление и температуру в интересующей точке, в принципе мож1Ю определить удельные объемы и компонентный состав фаз, используя уравнения фазового равновесия. В настоящее время имеется хорошо развитая полуэмпирическая теория расчета парожидкостпого равновесия систем природных углеводородов [2], позволяющая с достаточной степенью точности проводить подобные расчеты (этому посвящен раздел 5.7). Сложней обстоит дело с расчетами фазового равновесия систем, содержащих воду. Этому вопросу посвящены работы [17 — 20]. Изложенные в них резуль-42 [c.42]

Для многофазных систем условием материального равновесия является равенство химических потенциалов каждого компонента в сосуществующих фазах. Для однородной среды движущей силой переноса некоторого компонента можно считать разность его концентраций Си а движущей силой переноса энергии — разность температур t в разных точках системы. Распределение этих величин в объеме рассматриваемой среды выражается функциями с = = /(х, г/, 2, т) и t — (р х, y,z,x), определяющими поля величин С и t. При i = onst и t — onst эти функции описывают, соответственно, поверхности равных концентраций и температур. [c.50]

За последнее десятилетие гиббсовская термодинамика гетерогенных систем вступила в новый этап своего развития, вызванный к жизни возможностями использования современных численных методов и технических средств для решения задач, требующих большого объема вычислений. На этом этапе не формулируются новые принципы учения о гетерогенных равновесиях, но чрезвычайно расширяется сфера его практического применения для количественных расчетов свойств конкретных объектов. Естественно, что при этом наблюдается смещение центра тяжести сложившейся системы понятий и выводов. Правила или соотпошения, считавшиеся важнейшими, основными, перестают иногда выполнять эту роль, а второстепенные, не рассматривавшиеся ранее в качестве принципиальных направления исследований оказываются на новом этапе исключительно по.пезными и быстро развиваются. Например, при качественном анализе гетерогенных равновесий важнейшим термодинамическим вьто-дом является правило фаз Гиббса, позволяющее ориентироваться в сложных взаидюсвязях строения многофазной системы и внешних параметров, при которых она находится. Математически правило фаз выражает, как известно, условие существования решения системы уравнений, описывающей фазовые равновесия. При количественных расчетах правило фаз получается как естественный и далеко не самый важный результат решения этой системы уравнений. С другой стороны, при качественном анализе равновесий совершенно несущественна форма функциональной зависимости химических потенциалов компонентов от термодинамических параметров для численного же решения задачи ее необходимо знать. Не удивительно поэтому, что способам аппроксимации термодинамических функций уделяется значительно больше внимания, чем прежде. [c.3]

Стабильность микроэмульсий рассматривается в термодинамическом и динамическом аспектах. Сначала с помощью статистического термодинамического подхода показано, что в отличие от обычных эмульсий микроэмульсии могут считаться стабильными с термодинамической точки зрения. Получено выражение для свободной энергии образования микроэмульсий, которое позволяет описать превращение одного типа микроэмульсии в другой, а также разделение фаз. Дано теоретическое обоснование нескольких основных типов многофазных систем 1) микроэмульсия в равновесии с микроэмульсией м/в 2) микроэмульсия в равновесии с микроэмульсией в/м и 3) разбавленная микроэмульсия в/м в равновесии с разбавленной микроэмульсией м/в. Аналогичные многофазные системы были ранее обнаружены экспериментально Винзором, а также Хили и сотр. Полученные соотношения позволяют объяснить низкие значения свободной энергии поверхности раздела между двумя микроэмульсионными фазами, находящимися в равновесии. Затем выведено уравнение переноса для концентрированных коллоидных систем. С помощью этого уравнения описаны условия, при которых система стабильна или нестабильна по отношению к малым возмущениям, а также получена информация о временах эволюции систем. Такой динамический подход позволил определить характерные времена круйных перестроек нестабильных систем. [c.440]

В условиях равновесия в любой многофазной системе химические потенциалы равновесного вещества в каждой фазе равны Mi = М2 = Мз =. ...= Mi, что справедливо и для случая достижения равновесия в условиях токсикологического эксперь мента. При выборе единого нулевого состояния для всех фаз это утверждение будет справедливо также для активностей [c.282]

Уравнения (11.144) являются общими условиями фазового равновесия в произвольной многокомпонентной и многофазной системе. Согласно (11.139) и (11.95) общее условие равновеспя относительно любого перераспределения вещества в многокомпонентных системах при изобарно-изотермических условиях запищется в виде [c.125]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология