17)Фазовые превращения и равновесия. Понятия фазы, компонента, степени свободы. Основные условия гетерогенного равновесия. Правило фаз Гиббса.

Фазовое равновесие – это термодинамическое равновесие в гетерогенных системах, где не происходит химическое взаимодействие м.д компонентами а идет только процесс перехода в-ва из одной фазы в другую.

Фаза (Ф) – это совокупность гомогенных частей обладающих одинаковым составом и одинаковыми термодинамическими свойствами. (теплоемкость, энтропия и др.)

Компонент – индивидуальное химическое вещество, которое является составной частью системы. Может быть из нее выделено и может существовать отдельно.

К – число компонентов системы.

Условия фазового равновесия системы (ФРС) – равенство химических потенциалов некого компонента во всех фазах данной системы.

Степень свободы – это количество термодинамических параметров (T, P, C) которые можно произвольно изменять в системе без изменения в ней числа и характера фаз.

Правило фаз Гиббса 1876г

С = К – Ф +2 (если на систему влияют Т и Р)

Если система конденсирована (т.е в жидком или твердом состоянии) С=К-Ф+1

С=К-Ф+n n – число параметров если на систему кроме Т и Р влияют другие параметры.

18)Фазовые переходы в однокомпонентных системах. Ур-е Клапейрона-Клаузиуса и его применение к процессам испарения, сублимации и плавления.

Ур-е применимо для процессов кристаллизации, плавления, возгонки, и т.д

Зависимость Т и Р фазового перехода имеет вид

Р

Т tgά=dP/dT – температурный коэффициент давления пара

Он показывает изменения Р насыщенного пара при изменении Т на единицу. При переходе n молей компонента из одной фазы в другую с условием сохранения фазового равновесия. μi1 * ni1 = μi2 * ni2 т.о Gi1=Gi2

Ур-е Клапейрона-Клаузиуса dP/dT = ΔHф.п/ΔV * T

Плавление Vж.ф >Vтв.ф ΔV>0 dP/dT>0 отсюда следуют температура плавления возрастает с повышением давления

Vтв>Vж (вода) ΔV<0 dP/dT<0 отсюда следуют температура плавления уменьшается с уменьшением давления

19)Фазовые диаграммы однокомпонентных систем /воды/

Диаграмма – графическое изображение зависимости Р от Т либо Р от состава или Т от состава и др. – называют диаграммой состояния системы. Анализ диаграммы позволяет определить число фаз в системе, границы их существования, характер взаимодействия компонентов в системе, наличие образующихся соединений в системе . Все это без выделения индивидуальных в-в из системы. Диаграмма состояния воды

Ветви длят диаграмму на поля 1, 2,3. Поле 1 (вода) соотв жидкому состоянию воды Ф=1 К=1 отсюда следует С=К-Ф+2=2 т.е можно в поле 1 изменять произвольно Р и Т при этом фаза будет одна. Поле 2 (пар) Ф=1 К=1 С=2 Поле 3 лед (твердое). Любая точка лежащая на ветви диаграммы отвечает 2х фазному состоянию системы, если точка лежит на ветви ОА то соответствует составу системы жидкости и пара. Ф=2 К=1 С=1 Если повысить темпер то в пар если понизить то в жидкость. Система моновариантна. В т. О Ф=3 К=1 С=0 система инвариантна.