13. Правило фаз гиббса

Равновесной системой называется такая система, которая может существовать неограниченно долго без каких-либо качественных или количественных изменений.

Состояние равновесия характеризуется правилом фаз Гиббса, которое определяет связь между числом степеней свободы, числом ее компонентов и числом фаз.

Число независимых параметров, которые могут быть выбраны произвольно, чтобы привести систему в состояние равновесия – число степеней свободы.

где L – число степеней свободы n – число компонентов N – число фаз

В качестве степеней свободы могут выступать t,P,c

Для 2-х компонентной системы взаимно растворимых жидкостей L=2, а для нерастворимых L=1

Вывод уравнения:

1) Пусть система содержит N фаз и n компонентов в каждой фазе.

2) Состояние фаз фиксировано при Р и Т.

3) Состав каждой фазы можно рассчитать, задавая n-1 концентраций компонентов, а концентрация одного из компонентов является зависимой величиной и может быть рассчитана из условия, что сумма мольных долей всех компонентов в смеси равна 1.

4) - общее число переменных, определяющих состояние системы.

5) - общее число уравнений для расчета состояния системы, где (N-1) – число уравнений, достаточных для расчета концентрации компонентов, n – число переменных.

6) Число уравнений не может превышать числа переменных, иначе уравнения будут несовместимыми. Разность между числом независимых переменных и числом уравнений равна числу произвольно изменяемых параметров в данной системе, меняя которые можно не менять число фаз в ней (степень свободы):

ПРИМЕНЕНИЕ ПРАВИЛА ФАЗ

К ПРОЦЕССАМ ПЕРЕГОНКИ

Компонентами системы называются те составные части, концентрация которых может претерпевать изменения в различных фазах.

Состояние равновесия подчиняется правилу фаз Гиббса:

L = n + 2 – N

14. Способы выражения составов фаз

(1) - массовые доли компонентов в жидкой ( ) и паровой фазе ( ); где g и G-

(1) массы жидкой и паровой фаз, и -компонент жид/пар.фазы.

(2) - мольные доли компонентов в жидкой ( ) и паровой фазе ( ); где

(2) -число молей компонента и N-общее число молей смеси.

, , ,

(3) - объемная доля компонента; где -объем компонента и V-общий объем.

,

Пересчет массовых и мольных долей:

и - переход из мольных в массовые доли.

и - переход из массовых в мольные доли.

и - средняя мольная/массовая масса смеси.

- пересчет массовой доли в объемную.

- средняя плотность смеси.

- объемная концентрация.

15. Насыщенные и ненасыщенные пары

Насыщенный – пар, находящийся в равновесии (сосуществующий) с жидкостью.

Давление насыщенных паров – давление, производимое паровой фазой, находящейся в равновесии с жидкостью при определенной температуре.

Ненасыщенные (перегретые) - пары, которые при данной температуре и давлении образуют только однофазную систему (жидкая фаза отсутствует).

Р

АК- зависимость насыщенных паров от Т.

Каждая точка на кривой АК связывает давление

насыщенных паров с температурой кипения ж-ти.

Состояние, при котором исчезает различие между

жидкой и газовой фазами – критическое состояние.

жидкая фаза - максимальная Т, при которой жидкая и пар.ф

Р существуют в равновесии.

С - Р, при котором вещество может быть в жид.с

А ненас при .

пар

Т Т