Фазовые равновесия в однокомпонентных системах
Основной иллюстративный материал по данной теме и подробное теоретическое рассмотрение даются в курсе лекций по физической химии.
Рассмотрим фазовую диаграмму однокомпонентной системы (воды) – зависимость давления пара от температуры (рис.1.2). Буквами К, Ж и Г обозначены соответствующие области существования твердой (кристаллической), жидкой и паровой фаз.
Согласно правилу фаз (1.22), в рассматриваемой системе число компонентов K=1. Поэтому число степеней свободы (независимых параметров состояния) будет таким:
внутри однофазных областей (К, Ж и Г) n = 2;
на границах двух фаз (на кривых 1, 2 и 3 рис. 1.2) n = 1, а сами кривые соответствуют переходам: испарение – конденсация – 1, плавление – кристаллизация – 2, возгонка - кристаллизация – 3;
в тройной точке сосуществования трех фаз (точка А) n = 0.
Рис. 1.2. Диаграмма состояния однокомпонентной системы.
К – критическая точка, А – тройная точка. Пояснения в тексте
Равновесию жидкость – насыщенный пар (газ) (кривая 1 на рис. 1.2) отвечает равенство химических потенциалов воды в газовой фазе (g) и в жидкости (l):
μ 0 g + RT ln p 0 = μ 0 l. (1.23)
Поэтому данное уравнение описывает зависимость давления насыщенного пара po над чистой жидкостью, в данном случае – кривую сосуществования чистой воды и ее насыщенного пара на фазовой диаграмме:
ln p 0 = (μl 0 – μg 0 ) / RT. (1.24)
Если известна температура и влажность воздуха – отношение парциального давления паров воды в воздухе (р) к давлению насыщенного пара (р 0) при данной температуре (φ = р / р0), абсолютное значение парциальное давление паров воды в воздухе при данной температуре можно рассчитать, используя уравнение (1.24).
|
|
|
Равновесие между жидкой и твердой фазой в однокомпонентной системе (кривая 2 на рис. 1.2) описывается уравнением Клапейрона-Клаузиуса:
, (1.25)
где Δ H и Δ V – изменение энтальпии и объема системы при соответствующем переходе из одной фазы в другую. Это уравнение используют, как правило, для описания фазовых переходов первого рода (плавления или кристаллизации).
Однако если одна из фаз – идеальный газ, то уравнение (1.25) предсказывает линейную зависимость между ln p и 1/T, как и уравнение (1.24).
Дата добавления: 2015-12-21; просмотров: 32; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!