ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Фазовые переходы и фазовые равновесия из "Введение в химическую термодинамику" Фазовый переход — обобщенное понятие, которое охватывает все процессы, связанные с переходом в(зщества из одной фазы гетерогенной системы в другую изменение агрегатного состояния или кристаллической модификации веществ, их растворение и выделение из раствора, переход из одного растворителя в другой, превращение ферромагнитных материалов в парамагнитные и т. п. [c.160] В данной главе рассматриваются фазовые переходы только в однородных по составу, т. е. содержащих лишь одно какое-либо индивидуальное вещество, однокомпонентных системах. Такие фазовые переходы всегда связаны с появлением или исчезновением веществ в конденсированном (твердом или жидком) состоянии. Из-за малой сжимаемости последних осуществить изотермический фазовый переход при постоянном объеме можно только с применением чрезвычайно высоких давлений. Поэтому наибольший интерес практически представляют переходы, происходящие при р = onst и Г = onst. [c.160] Затем вернитесь к фрагменту 6—4 и выберите правильный вариант диаграммы состояний на рис. 6.3. [c.163] Как следует из задания, давлеиия pi и рг не пре-выщают 10- Па. При таких давлениях вполне можно считать насыщенный пар идеальным газом, а также пренебречь мольным объемом вещества в конденсированном состоянии по сравнению с мольным объемом пара. Это позволяет воспользоваться упрощенной формой уравнения Клаузиуса — Клапейрона (6.6). С его помощью Вам будет нетрудно обнаружить допущенную ошибку и выбрать в 6—10 правильный ответ. [c.164] Как было показано выше, любым равновесным фазовым переходам соответствует определенная взаимозависимость параметров, при которых возможен такой переход. Обычно эта зависимость определяется экспериментально и изображается графически в координатах р, Т, как на рис. 6.4. Реже применяют координаты р, V (рис- 6.5) или Т, V-, изменение температуры и давления в последних двух случаях характеризуют, нанося на график, соответственно, серии изотерм и изобар. [c.164] Иа рис. 6.4 отражен только один вид фазового перехода (жидкость — пар) если на этот график нанести аналогичные кривые других переходов, возможных для данного вещества в той же области параметров (твердое — пар, твердое — жидкость, полиморфные превращения), получится так называемая диаграмма состояний, или фазовая диаграмма, однокомпонентной системы. [c.164] В качестве примера на рис, 6.2 схематично (без строгого соблюдения масштаба) показана диаграмма состояния воды до давлений 2-10 Па. [c.164] На рис. 6.2 показаны области, соответствующие трем различным кристаллическим модификациям льда. Всего их известио для НгО шесть — три остальные могут существовать только при давлениях выше 2-10 Па. Перестройка кристаллической структуры льда при высоких давлениях (переход лед I —лед И) приводит в точке В к изменению наклона кривой плавления ОВЕ. Это свидетельствует о том, что образованяе льда II из жидкой воды сопровождается уже не увеличением, а уменьшением объема, которое характерно для большинства веществ при всех давлениях. [c.166] 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] На диаграмме 6.2 не выделены привычные значения температур плавления (0°С) и кипения (100°С) воды, т.Г1 как это лишь частный случай соответствующих фазовых равновесий при р 10-5 Па. [c.166] Термин пар применяется к веществам, которые имеют температуру ниже критической и соответствующим повышением давления могут быть превращены в жидкость при той же температуре. Иногда, в силу традиций, это четкое разграничение терминов нapyuJaeт я. Говорят, например, сверхкритический водяной пар или углекислый газ , хотя при нормальных условиях температура СОг ниже критической температуры. Если речь пдет о фазах гетерогенной системы, пользуются единым термином газовая фаза независимо от соотношения температуры системы и критической температуры вещества, находящегося в этой фазе. [c.170] Действительно, чтобы повысить давление в системе, нужно уменьшить ее объем. Если система содержит твердую и газовую фазы и находится п равновесии, то при уменьшении объема, согласно принципу смещения равновесий, в ней будут происходить изменения, препятствующие росту давления. Для данной системы эти изменения могут заключаться только в уменьшении количества пара за счет образования из него дополнительного количества твердой фазы — будет происходить процесс, обратный сублимации. Когда весь пар израсходуется в этом процессе и система станет однофазной, дальнейшее сжатие начнет сопровождаться повышением давления в системе. Таким образом, из принципа смещения равновесий вытекает, что повышение давления может сочетаться только с таким фазовым переходом, при котором из фазы с большим удельным объемом получается фаза с меньшим удельным объемом (в данном случае 8п- -8р). [c.172] Вернитесь к фрагменту в—4 и проанализируйте оставшиеся варианты диагр амм рис, 6.3. Чтобы выбрать из них правильный, требуется решить, каким должно быть взаимное расположение областей, соответствующих двум кристаллическим модификациям серы. Правильность решения проверьте с помощью принципа смещения равновесий, используя следующие данные о плотности модификаций серы при одинаковой температуре 2,07 для ромбической и 1,96 для моноклинной. [c.172] Пар какого-либо вещества называют насыщенным, если он при заданной температуре находится (или может находиться) в равиовесии с тем же веществом в твердом или жидком состоянии. Таким образом, давление насыщенного пара есть ни что иное, как равно-песное давление фазового перехода (испарения) при данной температуре. [c.172] Как следует иа задания, давления р и рг не превышают 10= Па. При таких давлет1иях вполне можно считать насыщенный пар идеальным газом, а также пренебречь мольным объемом вещества в конденсированном состоянии по сравнению с мольным объемом пара. Это позволит воспользоваться упрощенной формой уравнения Клаузиуса — Клапейрона (6.6). С его помощью Вам будет нетрудно обнаружить допущенную ошибку и выбрать в 6—10 правильный ответ. [c.172] Важно заметить речь шла о систем сительная влажнф Другими словами в воздухе меньше сия с жидкой водо т. е. парциальное весного. В таких в пар уменьшает мы и потому явля цессом. [c.173] Вернуться к основной статье