ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Равновесие в сложных системах из "Теплотехника " В разделе 5.1.1 были рассмотрены условия равновесия однородных систем с постоянным или переменным количеством одного и того же вещества. Проанализируем теперь условия равновесия сложных (гомогенных и гетерогенных) систем. Основные распределения таких систем были даны ранее в 1.1, поэтому ограничимся кратким их повторением. [c.236] Система, не имеющая поверхностей раздела, отделяющих различные по свойствам части системы, называется гомогенной, Гомогенная система, свойства и состав которой во всех участках объема одинаковы, является однородной. Если состав и свойства системы меняются по объему, то она является неоднородной. [c.236] Гетерогенные системы состоят из ряда гомогенных систем, которые называют фазами. Фазы разделены между собой поверхностью раздела. В зависимости от агрегатного состояния различают газовую (паровую) и конденсированную (жидкую или твердую) фазы. Независимая часть физической системы называется компонентой. Система может включать одну или несколько компонентов в разных фазах. Примером гетерогенных систем является система лед - вода, раствор вода - метиловый спирт, система лед - вода - пар и др. К гетерогенным системам относятся суспензии (жидкости, в которых находятся взвешенные твердые частицы) и эмульсии (жидкости, в которых находятся во взвешенном состоянии мельчайшие капельки другой жидкости). Промежуточное положение между гомогенными системами и смесями занимают коллоидные растворы, частицы которых имеют крайне малые размеры, видимые только при помощи микроскопа. [c.236] Динамическое равновесие, при котором все фазы при неизменных внешних условиях сохраняют неизменными свойства, н ывается фазовым равновесием. Переход из одного агрегатного состояния в другое называется фазовым переходом. [c.236] При равновесии температура и давление одинаковы во всех фазах и в системе в целом, а химические потенциалы каждой компоненты равны во всех фазах системы. [c.237] Правило фаз Гиббса заключается в том, что система, состоящая из п фаз и независимых компонентов, имеет ] степеней свободы (степеней изменчивости) ] = 2 +1 - п. Другими словами, ] - число параметров системы, которые можно менять, не нарушая состояния равновесия. [c.237] При п 1 (однофазная система) ]=2. Давление и температура, например газа, меняются независимо. [c.237] При п-1 (однофазная система воздух - пары топлива), ]=3. В определенных пределах независимо меняются температура, давление, концентрация пара. [c.238] При п=2 (двухфазная система топливо и его пары при температуре насыщения - воздух), =2. Независимо меняются температура (давление) и концентрация паров топлива. [c.238] Выделим объем жидкости аУ с ограничивающей его поверхностью ал, имеющей поверхностное натяжение а. [c.238] Величина есть поверхностное давление (давление Лапласа). [c.239] Фазовые переходы. Если условия равновесия гетерогенной системы нарушаются, в системе начинается переход вещества из одной фазы в другую (фазовые переходы), например, переход вещества из твердого состояния в жидкое, из жидкого в газообразное и т.п. Фазовые переходы могут быть первого и второго рода. [c.239] Фазовые переходы первого рода сопровождаются поглощением или выделением скрытой теплоты образования новой фазы г и скачкообразным изменением удельного объема. К фазовым переходам первого рода относятся, иапример, превращения в однокомпонент-иых системах (испарение, возгонка, переход твердого тела в жидкое). Все эти процессы связаны с выделением или поглощением теплоты и с изменением удельного объема. [c.239] Фазовые переходы второго рода происходят без поглощения или выделения теплоты и без изменения удельного объема и наблюдаются, в частности, при явлениях сверхпроводимости и сверхтекучести. [c.239] Вернуться к основной статье