Однокомпонентні системи

Розглянемо однокомпонентну систему на прикладі води. Враховуючи

значення числа фаз, за формулою С = Κ + 2 - Φ визначимо можливі значення числа ступенів вільності:

Φ = 1 (лід, рідка вода, водяна пара) С= 1+2 –1=2, система біваріантна;

Φ = 2 (лід ↔ рідка вода, рідка вода ↔ водяна пара, лід ↔ водяна пара), С = 1+ 2-2-1, система моноваріантна;

Φ = 3 (лід ↔ рідка вода ↔ водяна пара), С = 1 + 2–3 = 0, система без-варіантна.

Для вивчення рівноваг у гетерогенних системах використовують фазо-ві діаграми або діаграми стану. Ці діаграми виражають залежність стану системи (фазових рівноваг в ній) від зовнішніх умов і складу системи.

Оскільки стан рівноваги в однокомпонентних системах визначається двома ступенями вільності (температура, тиск), то діаграми стану таких сис-тем будують в координатах тиск — температура. Діаграма стану води зобра-жена на рис. 17.

Криві ОС, ОА і лінія ОВ ділять все поле діаграми на три фазові поля -поле твердої, рідкої і пароподібної фаз. Будь-яка точка на кожному з фазових полів характеризує однофазну систему, що має два ступені вільності. Крива ОС вказує на залежність тиску насиченої пари над водою від температури. Найвище значення тиску насиченої пари над водою спостерігається за крити-чної температури (374 °С). Крива ОА характеризує залежність тиску насиче-ної пари над льодом від температури, а лінія ОВ — залежність температури плавлення льоду від зовнішнього тиску.

Лінії ОС, ОА і ОВ, що ділять все фазове поле на діаграмі на три фазові поля, представляють двофазний стан води. Кожна з цих ліній характеризує рівновагу між двома фазами. Система моноваріантна, тобто в даному випадку, щоб не змінити числа чи виду фаз, можна змінювати до певних меж лише один з параметрів: температуру або тиск.

У точці О на діаграмі в рівновазі одночасно знаходяться всі три фази. Цю точку називають потрійною. Число ступенів вільності в потрійній точці дорівнює нулю (система безваріантна). Лише при строго заданих умовах (за температури 0,010 °С і тиску 4,579 мм рт. cm.), всі три фази можуть існувати в рівновазі. Незначена зміна одного з цих параметрів призводить до зникнен-ня однієї або двох фаз.

Дата добавления: 2015-08-17