ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Термодинамическое равновесие. Правило фаз Гиббса из "Газодинамика двухфазных сред " В термодинамике (как и в механике) различают состояния устойчивого и неустойчивого равновесия. Устойчивое равновесие системы характеризуется тем, что по устранении причины, вызывающей отклонение от равновесного состояния, система самопроизвольно возвращается в первоначальное состояние. Для изолированной системы термодинамическое равновесие характеризуется максимальным значением энтропии, т. е. условиями ds=0 и d s 0, Это значит, что никакие отклонения системы от равновесного состояния самопроизвольно возникнуть не могут, так как самопроизвольное уменьшение энтропии в силу второго начала термодинамики невозможно. [c.15] Неустойчивое равновесие характеризуется тем, что система, будучи выведена из равновесия, не возвращается к исходному состоянию, а переходит в другое устойчивое состояние. Системы могут находиться в состоянии неустойчивого равновесия в течение короткого промежутка времени. На практике встречаются полуустойчивые (метастабильные) состояния, устойчивые по отношению к более удаленному состоянию. Метастабильные состояния возможны в тех случаях, когда характеристические функции имеют несколько точек экстремума. По истечении некоторого промежутка времени система, находящаяся в метастабильном состоянии, переходит в устойчивое (стабильное) состояние. [c.15] Для выяснения причин фазовых переходов изобразим графически зависимость химического потенциала каждой из фаз от давления (рис. М). Так как состояние равновесия возможно при ф = ф, , то, следовательно, точка пересечения и соответствует состоянию равновесия. Абсцисса этой точки равна значению давления насыщения ps. При давлении р, большем равновесного давления Ps, первая фаза имеет меньший химический потенциал по сравнению со второй, а при давлениях, меньших Рз, первая фаза обладает большим химическим потенциалом. [c.16] Из неравенства (1-32) следует, что при ф ф с ш 0, т. е. убывает масса первой фазы, а при ф. y dm Q, т. е. убывает масса второй фазы. Таким образом, более устойчивой является фаза, имеющая меньшее значение химического потенциала. С изменением температуры точка пересечения кривых фх и ф перемещается и изменяется величина давления равновесия ра. Кривая равновесия фаз Ps(t) для воды представлена на рис. 1-2. Кривая фазового равновесия (упругости насыщенного пара) заканчивается в критической точке К, соответствующей определенным для данного вещества значениям температуры и давления. [c.16] Неравенство (1-34) выражает так называемое правило фаз Гпббса [Л. 37], согласно которому число сосуществующих фаз может превышать число независимых компонентов не больше чем на 2. Так, в частности, для чистого однокомпонентного вещества число сосуществующих фаз не может превыщать 3 (твердая, жидкая и газообразная фазы). [c.17] Вернуться к основной статье