переменных сокращается на р — 1 для каждого компонента или на с(р — 1) для всей системы. Отсюда.можно определить общее число независимых переменных, или степеней свободы, как

F = c-p + 2 (4.5-14)

Это уравнение называется правилом фаз Гиббса н обычно применяется для систем, находящихся в состоянии равновесия.

□ Правило фаз Гиббса показывает степень свободы (число независимых переменных) в гетерогенной системе с с компонентами и р фазами.

Фазовые равновесия и фазовые диаграммы

Интерес химиков-аналитиков к теоретическому описанию гетерогенных систем продиктован главным образом необходимостью дальнейшего совершенствования методов разделения. Мы подходим к термодинамике гетерогенных систем с этой точки зрения, н для удобства различаем фазовое равновесие и распределительное равновесие (равновесие распределения).

При фазовом равновесном разделении фазы представляют собой смеси, в которых изучаемое вещество является главным компонентом. Следовательно, состав фаз удобно выражать в мольных долях.

В распределительном равновесии фазы включают помимо интересующего нас вещества и иные компоненты. Исследуемое вещество не является основным компонентом, и фазовый состав удобнее выражать через концентрацию пробы, например моль/л.

Однокомпонентные системы

Для однокомпонентных систем правило фаз показывает, что возможны три различных случая. Соотношение

F = 3-p

позволяет различать бивариантные однофазные, моновариантные двухфазные и инвариантные трехфазные системы.

В однофазной системе максимальное число степеней свободы равно двум, поэтому наиболее удобным способом описания системы является двумерная фазовая диаграмма. Обычно в качестве интенсивных переменных выбирают Т и Р. На рнс. 4.5-1 приведена фазовая диаграмма воды. Анализ этой диаграммы приводит к следующим выводам:

— Давление пара льда при температуре ниже 0°С меньше, чем давление пара ждцкой воды, и, следовательно, лед является более стабильной формой существования воды в этой области. Переход через кривую «Давление пара НаО(ж)», разделяющую на диаграмме области твердой фазы—льда и паровой фазы, отражает сублимацию или обратный процесс, конденсацию. Ниже давления 4,58 мм рт. ст. лед не может превратиться в воду, н единственный возможный путь превращения—сублимация.

—■ Кривая, разделяющая области существования воды и пара, приведена для интервала температур от 0 до критической точки. В открытой системе эти две фазы сосуществуют только в области существования жидкой воды, т. е.

Copyright © 2007-2012 Zomber.Ru

Использование материалов сайта возможно при условии указания активной ссылки
Решить химию