Мир науки

Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!

Загрузка...

Диаграммы состояния воды и серы - примерПростейшие гетерогенные системы состоят из одного компонента к = 1.

К ним относятся все индивидуальные вещества. Согласно правилу фаз Гиббса (2.3), для однокомпонентных систем
С = 3 - г. (2.9)
Так, в однокомпонентных системах одновременно в равновесии может находиться не более трех фаз (р 3), потому что степень свободы С не может быть отрицательной величиной. Если однокомпонентной системы С 2, то число фаз не может быть меньше 1. Такие системы называются бивариантнимы. В них можно одновременно изменять две переменные (температуру и давление), не вызывая при нем возникновения новой фазы. Так, в определенных пределах можно независимо изменять давление и температуру жидкости, твердого тела или пара, не вызывая фазовых переходов (например, вода может существовать в известном интервале температур и давлений). Однако при изменении температуры или давления более определенного предела происходит фазовый переход (плавление, испарение и др.) и образуется вторая фаза (р = 2). Тогда, согласно правилу фаз. С = 3 - 2 = 1. Такие системы называются моновариантнимы. В них можно изменять или только давление или температуру, не меняя числа фаз. Таким образом, каждому значению температуры в однокомпонентной двухфазной системе соответствует единственное значение давления, при котором фазы находятся в равновесии.
Однокомпонентные системы характеризуются только двумя независимыми переменными - температурой и давлением (понятие о концентрации для индивидуальных тел лишено смысла). Свойства подобных систем при различных внешних условиях можно графически изображать на плоскости, откладывая по одной из координатных осей - абсцисс - температура, а второй - ординату - равновесное давление. Такие диаграммы называют фазовыми диаграммами состояния однокомпонентных систем. Площадь I (рис. 2.1) характеризует область существования твердого льда, П - жидкой воды и III-пары. Рассмотрим, например, систему, которая характеризуется тонкой x1 которая соответствует состоянию твердого льда. При снижении давления (если t = сопst) до точки х2 фазовых переходов не будет (устойчивой остается твердая фаза). В точке х2 система становится двухфазной (равновесие лед-р). Если еще уменьшать давление, лед исчезает, и в точке х3 будет только одна ненасыщенная пара. Аналогично при повышении температуры при постоянном давлении от х1 до х4 сохраняется лед; в точке х4 наблюдается равновесие лед-вода. Дальнейшее повышение температуры приводит к исчезновению льда. В точке х5 существует только жидкость. Если уменьшать ее давление при постоянной температуре, то до точки х6 будет оставаться только фаза жидкости; в точке х6 возникает фазовая равновесие вода-пар. Дальнейшее снижение давления приводит к исчезновению жидкости, и в х7 будет уже ненасыщенная пара. Кривая оа прерывается в точке а, что соответствует критической температуре tкр. В этой точке исчезает различие между свойствами жидкости и ее пара, т.е. достигается критическое состояние. Критический этап - это состояние, в котором два или большее количество фаз вещества, которые находятся между собой в состоянии термодинамического равновесия, становятся тождественными по своим свойствам.
Все три кривые оа, оb и ос пересекаются в одной точке в, что называется тройной. В этой точке одновременно находятся в равновесии три фазы: лед, вода и пар. Согласно правилу фаз Гиббса р = 3 и С = 0. Такие системы называют нонвариантнимы. Это означает, что в них нельзя изменять ни давление, ни температуру, не вызывая при этом исчезновение какой-либо фазы. Три фазы воды существуют при четко определенных давлении и температуре,
Р = 60,8814 Па (0,457 мм рт. Ст.) И Т = 0.0076 0С.
Кривая оа может быть продолжена в область «льда», участок ОD соответствует существованию переохлажденной воды в равновесии с паром. Давление насыщенного пара переохлажденной воды выше, чем у льда. Переохлажденная вода неустойчива и при незначительных внешних воздействиях переходит в лед.
Диаграммы состояния однокомпонентных систем усложняются, если в твердом этапе данное вещество имеет полиморфные модификации. В качестве примера на рис. 2.2 приведена диаграмма состояния серы, имеет две модификации (ромбическую и моноклинну). Кривая аb характеризует зависимость давления насыщенного нары ромбической серы от температуры, кривые bс и сd - аналогичную зависимость для моноклиннои и жидкости. Линия BЕ показывает зависимость температуры превращения ромбической серы в моноклинну [S (р) ® S (м)] от давления; линия это - зависимость температуры плавления S (м) от давления и Еg, - зависимость температуры плавления S (ромб.) от давления . Область S (ромб.).


Яндекс.Метрика
Биология      Физика      Химия      Экономика     География
Микробиология      Теоретическая механика     География Белоруссии    География Украины    География Молдавии
Растительность мира      Электротехника    География Грузии    География Армении    География Азербайджана
География Казахстана    География Узбекистана    География Киргизии    География Туркменистана    Природоведение
География Таджикистана    География Эстонии