КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ В СООТВЕТСТВИИ С ПРАВИЛОМ ФАЗ ГИББСА.

ФАЗОВОЕ РАВНОВЕСИЕ.

Фундаментальные представления хим термодинамики применимы для свойства фазового равновесия и фазовых переходов.

Фазовое равновесие значит одновременное существование термодинамически сбалансированных фаз в гетерогенной системе.

К примеру, жидкость со своим насыщенным паром (система жидкость-газ), вода и лед при температуре плавления (система жидкость-твердое тело), две несмешивающиеся воды (система жидкость-жидкость) и т КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ В СООТВЕТСТВИИ С ПРАВИЛОМ ФАЗ ГИББСА..д.

Фазовое равновесие зависимо от состава и характеристик системы определяется правилом фаз Гиббса.

Система

/ \

гомогенная(однофазовая) гетерогенная(многофазная)

Фаза–гомогенная часть гетерогенной системы, владеющая определенным набором физических и хим параметров и отделенная от других фаз поверхностью раздела.

Компонент–часть системы, которая может быть выделена из неё и существовать вне этой системы.

К примеру, раствор КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ В СООТВЕТСТВИИ С ПРАВИЛОМ ФАЗ ГИББСА. NaCl: составляющие NaCl и вода.

Число независящих компонент (характеристик) равно общему числу компонент (характеристик) минус число уравнений, связывающих их.

ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ.

1) кристаллизация(ΔH<0)

2) плавление(ΔH>0)

3) испарение(ΔH>0)

4) конденсация(ΔH<0)

5) сублимация (возгонка)(ΔH>0)

6) десублимация(ΔH<0)

УСЛОВИЯ РАВНОВЕСИЯ В ГЕТЕРОГЕННОЙ СИСТЕМЕ.

Возможность T1≠T2

Направление T1>→T2<

Предел T1=T2 T, P – причины интенсивности

Для определения способности КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ В СООТВЕТСТВИИ С ПРАВИЛОМ ФАЗ ГИББСА., направления и предела протекания процессов в гетерогенных системах можно пользоваться выражением (µi – хим потенциал) – фактор интенсивности фазового перехода.

На рисунке представим схему перехода некого малого количества компонента i из фазы I в фазу II.

µiI >µiII

Возможность фазового перехода определяется хим потенциалом.

1) Возможность процесса: µiI ≠ µiII

2) Направление процесса:если µiI >µiII , тоI КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ В СООТВЕТСТВИИ С ПРАВИЛОМ ФАЗ ГИББСА. → II

3) Предел процесса: µiI = µiII

Если, к примеру, жидкость находится в равновесии со своим паром, то хим потенциал является одним и этим же для пара и воды (µiж = µiп). При повышении температуры хим потенциал компонента в газовой среде понижается и становится ниже его хим потенциала в водянистой среде. Тогда в согласовании КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ В СООТВЕТСТВИИ С ПРАВИЛОМ ФАЗ ГИББСА. с условием µiж > µiп часть воды будет самопроизвольно испаряться до того времени, пока не произойдет выравнивание хим потенциалов сопряженных фаз.

Воздействие наружных характеристик на фазовое равновесие и фазовые переходы определяется правилом фаз Гиббса.

ПРАВИЛО ФАЗ ГИББСА.

ВЫВОД И АНАЛИЗ.

Для выражения состава двухкомпонентной системы довольно знать долю 1-го компонента в КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ В СООТВЕТСТВИИ С ПРАВИЛОМ ФАЗ ГИББСА. системе, а содержание второго компонента будет полностью определенным.

Для системы, в состав которой входят два и поболее компонент, можно ограничиться содержанием (К-1) компонент. Если, к примеру, в стакане чая содержится 3 компонента (вода, чай, сахар), а сахара содержится 0,7%, чая 0,3%, то естественно, что остальное приходится на воду, другими словами КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ В СООТВЕТСТВИИ С ПРАВИЛОМ ФАЗ ГИББСА. довольно знать содержание 2-ух компонент – на один меньше состава системы.

При рассредотачивании этих компонент в Ф фазах будет нужно Ф(К-1) данных для описания состава системы. Когда состав системы меняется зависимо от наружных характеристик (к примеру, температуры, давления), число которых составляет n, общее число данных о составе системы равно Ф(К КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ В СООТВЕТСТВИИ С ПРАВИЛОМ ФАЗ ГИББСА.-1)+n.

ЧИСЛО УРАВНЕНИЙ, СВЯЗЫВАЮЩИХ Сбалансированное СОСТОЯНИЕ К-КОМПОНЕНТОВ В Ф-ФАЗАХ.

Напомню, что сбалансированное состояние характеризуется отсутствием конфигураций энергии Гиббса либо энергии Гельмгольца ΔG=0 либо ΔF=0.

Условием равновесия фаз в гетерогенной многокомпонентной системе является равенство хим потенциалов хоть какого компонента во всех фазах. Тогда число уравнений, связывающих сбалансированное состояние КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ В СООТВЕТСТВИИ С ПРАВИЛОМ ФАЗ ГИББСА. К компонент в Ф фазах равно:

Всего (Ф-1) уравнений

…………………….. (Ф-1) уравнений

.

.

.

…………………….. (Ф-1) уравнений

К(Ф-1) – общее число уравнений

Для свойства фазового состояния системы введено понятие о числе степеней свободы.

Число степеней свободы сбалансированной термодинамической системы – это число характеристик (к примеру температура, давление, концентрация для многокомпонентной системы), которые можно произвольно поменять без конфигурации числа КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ В СООТВЕТСТВИИ С ПРАВИЛОМ ФАЗ ГИББСА. и вида фаз.

Число степеней свободы обозначается через С.

Напомню, что общее число характеристик системы выражается как Ф(К-1)+n. Но не все составляющие Ф(К-1)+n, определяющие состав системы, независимы друг от друга. Число степеней свободы С равно общему числу данных о составе системы за вычетом числа КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ В СООТВЕТСТВИИ С ПРАВИЛОМ ФАЗ ГИББСА. связей меж ними К(Ф-1):

С=Ф(К–1)+ n–К(Ф–1) либо

С = К– Ф + n *

В границах Земли все системы находятся в схожих критериях, и воздействие гравитационного, магнитного, электронного и других полей можно не учесть. К числу наружных характеристик, учитываемых для конденсированных систем (жидкость, жесткое тело), относятся температура, n КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ В СООТВЕТСТВИИ С ПРАВИЛОМ ФАЗ ГИББСА.=1, а для неконденсированных систем (газ) – ещё и давление, т.е. n=2. Таким макаром, уравнение * С = К– Ф + n воспринимает вид:

С = К–Ф+1 ** С = К–Ф+2 ***

(Т) (Т, Р)

Все три уравнения выражают правило фаз Гиббса, которое формулируется последующим образом:

Число степеней свободы сбалансированной термодинамической системы, на которую оказывают влияние n КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ В СООТВЕТСТВИИ С ПРАВИЛОМ ФАЗ ГИББСА. наружных причин, равно числу независящих компонент системы минус число фаз плюс n.

С – число степеней свободы.

К – число независящих компонент.

Ф – число фаз системы.

n – число наружных характеристик, влияющих на систему.

n=2 (Т,Р) ; n=1 (Т либо Р)

H2O


С=1-1+2=2

Систематизация СИСТЕМ В Согласовании С ПРАВИЛОМ ФАЗ ГИББСА КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ В СООТВЕТСТВИИ С ПРАВИЛОМ ФАЗ ГИББСА..

1) По числу компонент:

К=1 – однокомпонентная

К=2 – двухкомпонентная

К=3 – трехкомпонентная

2) По числу фаз:

Ф=1 – однофазовая (гомогенная)

Ф=2 – двухфазная (гетерогенная)

Ф=3 – трехфазная (гетерогенная)

3) По числу степеней свободы:

С=0 – инвариантная

С=1 – моновариантная

С=2 – дивариантная

С=3 – тривариантная

t

К примеру, CaCO3(тв) → CuO(тв)+CO2(г)↑

3 компонента, 2 фазы (гетерогенная система)

С=К-Ф+2=3-2+2=3

Число степеней свободы не может быть меньше нуля КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ В СООТВЕТСТВИИ С ПРАВИЛОМ ФАЗ ГИББСА.. Отрицательное значение числа степеней свободы показывает на то, что не все составляющие находятся в равновесии во всех фазах.


klassifikaciya-travm-i-poryadok-rassledovaniya-neschastnih.html
klassifikaciya-truda-po-stepeni-tyazhesti-i-napryazhennosti.html
klassifikaciya-turistskih-pohodov.html