ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Структура химической диаграммы однокомпонентных систем из "Теоретические основы процессов переработки металлургического сырья " Один компонент, существующий в двух фазах, образует моновариантную систему. Число подобных систем может быть различным и определяется только экспериментальным путем. Обычно равновесие между жидкостью и паром характеризует процесс испарения, которому соответствует кривая испарения АС (см. рис. 2-1), между твердым веществом и паром — процесс возгонки (кривая возгонки АВ), между твердым веществом и жидкостью — процесс плавления (кривая плавления AD). Любая точка линии определяется на диаграмме лишь одной координатой. [c.43] СИЯ характеризуют процессы испарения, возгонки и плавления. [c.44] Жидкость, находящаяся в равновесии с паром, образует моновариантную систему. Для характеристики ее состояния достаточно фиксировать произвольно одну из переменных — давление или температуру. При данной температуре давление пара будет строго определенной величиной или, если поддерживается конкретное давление пара, то одновременное существование жидкости и пара будет возможно при какой-то строго соответствующей этому условию температуре. Следовательно, каждая температура соответствует определенному давлению, и, если соединить линиями получающиеся при этом точки, то полученная кривая (рис. 2-2) будет характеризовать изменение давления пара над жидкостью в зависимости от температуры. Это будет кривая давления пара. [c.44] Давление пара над жидкостью не зависит от относительных количеств жидкости или пара. С увеличением объема при постоянной температуре некоторое количество жидкости перейдет в пар, а давление приобретет свое прежнее значение. [c.44] Все кривые давления пара имеют одинаковую общую форму, подобную приведенной на рис. 2-2, причем кривая своей выпуклостью обращена к оси температур на Р, Г-диаграмме. Верхней границей кривой испарения является критическая точка. При этой температуре система становится гомогенной и никакое давление не вызовет образования жидкой фазы. Для воды критическая температура равна 374°С, а критическое давление соответствует 21,75 МПа (217,5 ат). Нижняя граница кривой испарения определяется областью метастабильного состояния переохлажденной жидкости. [c.44] В системе твердое вещество — пар, характерной для процесса возгонки, каждой температуре также соответствует определенное давление пара. Оно не зависит от количества присутствующего твердого вещества или пара и определяется только температурой. Кривая, представляющая условия равновесия между твердой фазой и паром, называется кривой возгонки, или сублимации. Ее общая форма сходна с кривой испарения (см. рис. 2-2). Верхней границей кривой сублимации всех веществ является тройная точка (точка плавления). Нижняя граница находится при абсолютном нуле, если не существует другой полиморфной модификации. [c.44] Если давление в системе больше атмосферного при любой температуре ниже точки плавления твердого вещества, то при нагревании в открытом сосуде это вещество будет возгоняться,. [c.44] Процесс плавления характеризует равновесие в системе твердая фаза — жидкость. Температура, при которой твердая фаза находится в равновесии с жидкостью, называется температурой или точкой плавления твердого вещества. Следовательно, кривая, характеризующая равновесное состояние системы твердое тело — пар, отражает изменение температуры плавления в зависимости от давления. [c.45] При увеличении давления температура плавления различных веществ изменяется в незначительных пределах. Так, температура плавления льда при изменении давления на 0,1 МПа понижается на 0,0075°С, т. е. dTldP Q. Следовательно, при повышении давления кривая плавления на диаграмме будет отклоняться в сторону оси давлений (рис. 2-3, а). Для большинства же веществ с увеличением давления температура плавления возрастает dTldP 0). При этом кривая плавления AD отклоняется вправо (рис. 2-3,6). [c.45] Сравнительно небольшой эффект зависимости температуры плавления от давления является характерным для всех систем, состоящих из твердых и жидких фаз. Поэтому кривая плавления при повышении давления до нескольких десятков мегапаскалей является практически прямой линией. При более высоких значениях давления она делает изгиб в сторону оси давления. [c.45] При изменении внешних условий (температуры, давления) в тройной точке не будет происходить никаких изменений при условии наличия трех фаз. При постоянном давлении нагревание системы приведет к расплавлению некоторого количества твердой фазы, а теплота перейдет в скрытое состояние. Температура системы останется неизменной. Поскольку плавление твердого вещества сопровождается увеличением объема и повышением давления, то, чтобы давление осталось постоянным, некоторое количество газообразной фазы конденсируется. Это будет продолжаться до тех пор, пока не исчезнет одна из фаз. Тогда система приобретет лишнюю степень свободы и будет далее развиваться по законам моновариантного равновесия. Графически изменение состояния системы при этом уже будет изображаться линией, характеризующей равновесие оставшихся фаз. Следует обратить внимание на то, что при превращениях в тройной точке все три фазы участвуют в изменениях под действием внешних параметров. [c.46] Тройная точка системы 6 —L—V неидентична с точкой плавления, обычно определяемой в открытом сосуде, т. е. при атмосферном давлении. В тройной точке твердое вещество и жидкость находятся в равновесии при давлении, равном равновесному давлению их пара над ними. Для льда, например, температура плавления при атмосферном давлении равна 0°С, в тройной точке давление составляет 624 Па (4,69 мм рт. ст.), т. е. почти на 0,1 МПа меньше, а температура равна 0,0098 °С. [c.46] Площади, заключенные между линиями моновариантных равновесий (см. рис. 2-1), представляют собой области дива-риантных равновесий, которые характеризуют данную систему при наличии одной фазы. Они включают значения температуры и давления, при которых могут устойчиво сосуществовать отдельные фазы твердая, жидкая или газообразная, и являются областями устойчивости фазы, общей для двух кривых, ограничивающих эту площадь. Так, фаза, общая для систем, представленных линиями АВ (твердое вещество — пар) и АС (жидкость—пар), представляет собой фазу пара. Следовательно, площадь, ограниченная этими кривыми (область ВАС) характеризует однофазную систему, состоящую только из паровой фазы. Аналогично площадь DA есть область существования жидкой фазы, а BAD — твердой. [c.46] Вернуться к основной статье