ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Многокомпонентные системы. Правило фаз из "Термодинамика, статическая физика и кинетика Изд.2 " До сих пор мы рассматривали термодинамическое равновесие в системах физически неоднородных, состоящих из нескольких фаз, но однородных в химическом отношении. Начнем теперь рассматривать системы сложного химического состава, состоящие из нескольких компонентов. Будем называть компонентами химически различные части системы при условии, что количество каждого компонента не зависит от содержания других компонентов. [c.154] Примером двухкомпонентной (бинарной) системы может служить раствор соли в воде. Эта система является двухкомпонентной и однофазной (гомогенной). Если же раствор является насыщенным и из него выпали кристаллики соли, то система будет физически неоднородной, состоящей из двух фаз, но в химическом отношении она останется двухкомпонентной. [c.154] вне зависимости от того, находится ли она в газообразном, жидком или твердом состоянии, есть однокомпонентная система, так как, несмотря на то, что она состоит из водорода и кислорода, количества этих составных частей находятся в строго определенной зависимости друг от друга. Если вода подвергается электролизу, то такая система будет уже бинарной, так как можно независимо задать количества воды и водорода (или кислорода). [c.154] Обобщая выводы 26, нетрудно получить уравнения равновесия в системе, состоящей из п компонентов и г фаз. Мы будем игнорировать в этом параграфе поверхностные эффекты, связанные с существованием поверхностной энергии ао. [c.154] Условие механического равновесия — неподвижность границ между фазами — требует равенства давлений во всех фазах, так что мы можем описывать состояние системы одним давлением Р. Условие термического равновесия требует равенства температур во всех фазах, так что система характеризуется одной температурой Т. [c.155] Таким образом, число независимых концентраций в каждой фазе равно — 1. Полное число параметров, характеризующих состояние системы, включая Ти Р, равно 2+ ( — 1)г. Так как в состоянии термодинамического равновесия эти параметры подчинены л(г —1) уравнениям (30.1), то число термодинамических степеней свободы, т. е. число свободных параметров М, которые можно изменять, не нарушая равновесия, равно 2+(п — 1)г—п(г — 1), т. е. [c.156] Равенства (30.4), (30.5) и дают формулировку правила фаз Гиббса. [c.156] В случае г = 1 получим N = 2к свободно меняющимися параметрами являются Т, Р. В слу 1ае г = 2 мы имеем кривую равновесия двух фаз и = 1 это значит, что из переменных Т к Р только одна может быть задана произвольно. Действительно, на кривой фазового перехода температура перехода есть функция давления и наоборот. Например, если речь идет о равновесии газа и жидкости, то давление насыщенного пара есть функция температуры — Р ас = f Ty, если речь идет о равновесии жидкой и твердой фаз, то температура плавления есть функция давления — Гпл =/2 (Г ). [c.156] Очевидно, значения г = 4 возможны в принципе (например, равновесия жидкой, газообразной и двух твердых фаз), но запрещены правилом фаз Гиббса. [c.156] Пусть г = 1 (например, жидкий раствор), тогда = 3 и можем независимо менять, не пересекая кривых равновесия двух фаз, все три параметра Т,Р их. [c.156] Очевидно, состояние равновесия пяти фаз, возможное в принципе, например — равновесия пара, раствора, кристаллов соли и двух кристаллических модификаций льда, запрещено правилом фаз. [c.157] Вернуться к основной статье