Мир науки

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

Общие условия равновесия в гетерогенных системах. Правило фаз Гиббса - примерРассмотрим общие условия равновесия гетерогенной системы, состоящей из р фаз и к компонентам.

Будем считать, что в каждой из фаз находятся все к компонентам. Для характеристики каждой фазы необходимо задать ее температуру, давление и концентрации компонентов. Всего необходимо задать к - 1 концентраций, поскольку концентрация последнего компонента при этом будет известна: если концентрация выражается в процентах, то она равна если в мольных долях, то она равна.

Итак, состояние каждой из фаз определяется к - 1 значениями концентраций, температурой и давлением. При равновесии температура во всех фазах одинакова (термическая равновесие). Одинаковым должен быть и давление (механическая равновесие). Поэтому для характеристики всей гетерогенной системы нужно задать следующие независимые переменные: (к - 1) концентраций компонентов в р фазах, температуру и давление, то есть общее число независимых переменных равно (к - 1) р + 2. Далее следует учесть, что условие равновесия между фазами накладывает некоторые ограничения на произвольность изменения величин (к - I) р + 2. Если число уравнений k (р - 1) равен числу неизвестных (k - 1) р + 2, то система уравнений имеет однозначное решение. Это значит, что равновесие в гетерогенной системе возможна только при четко фиксированных значениях всех ее параметров (температуры, давления и концентраций каждого ¬ ного компонента во всех фазах). Если k (р - 1) <(k -1) k + 2, то количество фаз системы может не нарушаться "при изменении одной или нескольких переменных.


Разница между числом неизвестных и числом уравнений, объединяющих, показывает количество переменных, которые можно одновременно изменять, не вызывая исчезновение или возникновение новых фаз в системе. Эту величину называют числом степеней свободы системы С. Таким образом, числом степеней свободы называется число переменных (температура, давление и концентрации компонентов), которые можно независимо и одновременно изменять, не вызывая исчезновение или возникновение новых фаз. Число степеней свободы гетерогенной системы равно числу компонентов плюс два, минус число равновесных фаз в системе.


Это соотношение называют основным законом фазового равновесия, или уравнением Гиббса. Оно было получено американским физиком Дж. Гиббсом 1876 года.
Количество ступеней целостности характеризует вариантность системы, т.е. количество независимых переменных (давление, температура, концентрация компонентов), можно в определенных пределах изменять так, чтобы количество и природа фаз в системе не менялись.


По количеству фаз системы делят на одно-, двухфазные и другие, по количеству компонентов - одно-, двух-, трехкомпонентные, по количеству степеней свободы - на нонвариантни (безвариантно, С = 0), моновариантни (С = 1), дивариантни (С = 2) и т.д.. Если на равновесие системы, кроме температуры и давления, влияют другие внешние факторы, например, электрическое или магнитное поле, изменение рН среды, то в уравнении (1.3) количество внешних факторов превышать два;



Загрузка...
Яндекс.Метрика