Фазовое и химическое равновесие

Элементарные свойства растворов описаны в гл. 7, а в гл. 8 выведен критерий равновесия. Применение его к системам с фазовым и химическим равновесием включая изменения переменного состава, рассмотрено в гл. 9 и 10. [c.28]

Предсказание условий, определяющих фазовое и химическое равновесие систем, одно из наиболее важных применений принципов термодинамики. По второму закону термодинамики изолированная система, свободная от одухотворенного выбора, будет самопроизвольно стремиться принять то состояние, которое может осуществляться наибольшим числом способов. Это положение можно использовать, чтобы установить критерий равновесия, потому что то состояние изолированной системы, которое характеризуется наибольшим числом способов осуществления, и может быть названо равновесным состоянием . [c.232]

В системе, включающей одновременно фазовое и химическое равновесие, химический потенциал идентичен для каждого компонента в каждой фазе системы, поэтому задачу можно решать относительно какой-нибудь одной фазы. При отсутствии химической реакции состав фазы может быть изменен только прохождением вещества сквозь границы фаз. При наличии в системе химической реакции состав даже замкнутой однофазной системы может изменяться путем превращения одного вещества в другое. [c.292]

Фазовое и химическое равновесие [c.159]

Процесс установления фазового и химического равновесия является реальным, необратимым процессом. Для него, даже в случае изолированной системы, энтропия не остается постоянной, а возрастает в соответствии со вторым началом термодинамики (5.4) [c.161]

Современная техническая термодинамика широко использует и применяет для исследования тепловых двигателей выводы общей и химической термодинамики. Без конкретных знаний физических свойств газов и жидкостей и закономерностей взаимного превращения их невозможен, например, термодинамический анализ действия паровой машины или паровой турбины, а без знания свойств растворов — анализ работы некоторых типов холодильных машин. Поэтому в настоящем курсе приводятся основные сведения, касающиеся свойств реальных веществ, условий фазового и химического равновесия, свойств растворов и т. д. [c.8]

Если рассматривать систему с фазовым или химическим равновесием, особенно важное значение имеют такие функции, как полный дифференциал внутренней энергии, энтальпии, свободных энергий Гельмгольца и Гиббса. Для однофазных открытых систем эти функции можно выразить с помощью уравнения (7-2) [c.218]

При фазовых, химических или смешанных фазовых и химических превращениях характеристическая функция системы выражается, следовательно, единой формулой и расчеты любых равновесий выполняются по общей схеме. Неизвестными в [c.171]

Внутреннее равновесие достигается благодаря необратимым самопроизвольным физико-химическим процессам. Они приводят к перестройке фазового и химического состава, и связанные с этим энергетические затраты оказывают влияние на все параметры состояния. [c.157]

Если система находится в состоянии термодинамического равновесия, то передача теплоты от одних частей системы к другим или к окружающей среде, перемещение отдельных частей системы, а также обмен веществом между частями системы (или, другими словами, изменение массы компонентов системы) отсутствуют, т. е. термодинамическому равновесию присуще тепловое, механическое и массовое (фазовое или химическое) равновесие. [c.11]

Рассмотренные здесь положения, касающиеся вопроса о химическом равновесии, не имеют никакой видимой связи со вторым законом термодинамики. Между тем общие принципы термодинамического равновесия, о которых уже говорилось (см. 12), применимы, конечно, и к химическим реакциям. Условие максимума энтропии (4.20), справедливое для изолированной (или даже закрытой адиабатной) системы, применяется не только для простых (т. е. гомогенных однокомпонентных) систем, его можно использовать и для анализа систем с фазовыми и химическими превращениями. Наиболее последовательный и простой путь такого исполь- [c.244]

Теплота может быть полностью превращена в работу при непериодическом процессе при периодическом процессе, она может быть превращена в работу только частично. Непрерывное превращение теплоты в работу требует применения циклических процессов с периодическим возвращением к первоначальному состоянию. Для того чтобы получить максимальное превращение теплоты в работу, все стадии в цикле должны быть обратимы. Простейшим возможным циклом считается тот, в котором количество теплоты поглощается обратимо из единственного источника при температуре Ti. При этом теплота частично превращается в работу, а частично передается обратимо единственному теплоприемнику при температуре Та, которая обязательно должна быть меньше температуры Т . Стадии изотермического переноса теплоты могут состоять из расширения или сжатия газа при постоянной температуре с помощью сдвига фазового равновесия системы, когда температура и давление остаются постоянными, или сдвига химического равновесия газовой системы путем изменения давления [c.196]

В сплавах при охлаждении и нагреве происходят изменения и образуются новые фазы и структуры. Эти изменения можно определить по диаграмме состояния. Диаграммой состояния называется графическое изображение, показывающее фазовый состав и структуру сплавов в зависимости от температуры и химической концентрации компонентов в условиях равновесия. [c.10]

При изучении физико-химических равновесий за внешние факторы, влияющие на состояние сплава, принимают температуру и давление. Применяя правило фаз к металлам, можно во многих случаях принять изменяющимся только один внешний фактор — температуру, так как давление, за исключением очень высокого, мало влияет на фазовое равновесие в твердом и жидком состояниях. [c.85]

Заметим, что полученные условия фазового равновесия (6.10) или (6.11) справедливы только для однородных фаз, т. е. при отсутствии поля внешних сил. Если же фазы находятся во внешнем поле (например, в поле силы тяжести), то при равновесии в обеих фазах одинаковы лишь температуры, давление же и химический потенциал в каждой фазе являются функциями координат. Не зависящей от координат величиной оказывается не химический потенциал, а химический потенциал плюс потенциальная энергия частицы в поле (см. задачу 6.4). [c.126]

Рассмотрим теперь фазовое или гетерогенное равновесие системы, состоящей из п фаз с к компонентами. Будем у величин, относящихся к разным фазам и компонентам, писать два индекса верхний означает фазу, а нижний — компонент так, например, 1 1—химический потенциал первого компонента во второй фазе. [c.202]

При равновесном переходе вещества из одной фазы в другую, как и при фазовом равновесии, температура, давление и химический потенциал вещества в фазах одинаковы. Что же касается других термических и калорических величин или соответствующих им производных от энергии Гиббса G T, р), то они при одних фазовых переходах терпят разрыв, а при других — непрерывны. Поэтому различают прерывные и непрерывные фазовые переходы. Прерывными называются фазовые превращения, при которых [c.233]

Фазовые переходы при неодинаковых давлениях фаз. В 4.1 были рассмотрены условия равновесия двух соприкасающихся фаз, относительно которых предполагалось, что граница раздела фаз свободна от действия каких-либо внешних сил. В этом случае на границе раздела действуют лишь силы давления самих фаз, вследствие чего условия равновесия сводятся к равенству давлений, температур и химических потенциалов обеих фаз. [c.145]

Равновесное сосуществование более чем трех фаз веществ невозможно, так как тогда для определения двух параметров существовало бы более двух уравнений. Многие вещества имеют несколько кристаллических или аллотропических модификаций или фаз. У таких веществ фазовая диаграмма будет иметь не одну, а несколько тройных точек. Если система состоит из k различных веществ (компонент), находящихся в разных фазах (число фаз я), то условиями равновесия фаз в общем случае, как и для двухфазной среды, будут равенства температур, давлений и химических потенциалов каждого вещества во всех фазах. Число фаз я, равновесно существующих в системе, в этом случае подчинится следующему закону [c.17]

При изучении физико-химических равновесий за внешние факторы, влияющие на состояние сплава, принимают температуру и давление. Применяя правило фаз к металлам, можно во многих случаях принять изменяющимся только один внешний фактор — температуру, так как давление, за исключением очень высокого, мало влияет на фазовое равновесие сплавов в твердом и жидком состояниях. Тогда уравнение примет следующий вид С — К - -+ 1 — Ф. Так как число степеней свободы не может быть меньше нуля и не может быть дробным числом, то К, — Ф + 1 > О, а Ф< /С + 1, т. е. число фаз в сплаве, находящемся в равновесном состоянии, не может быть больше, чем число компонентов плюс единица. Следовательно, в двойной системе в равновесии может находиться не более трех фаз, в тройной — не более четырех и т. д. [c.49]

Результаты исследования взаимодействия Сг с S приведены в справочниках fX, Э, Ш]. Фазовые равновесия в богатой S части диаграммы состояния и высокотемпературные реакции сульфидов Сг сложны и нуждаются в уточнении. Диаграмма состояния Сг—S в интервале концентраций 40—70 % (ат.) S построена в работе fl] на основании обобщения данных ряда работ [2—6]. Исследование проводили методами термического, микроскопического и химического анализов 2], а также методом высокотемпературного рентгеновского анализа сплавов, синтезированных при 1300 °С из Сг и S чистотой [c.171]

Синергетика занимается изучением процессов самоорганизации, устойчивости и распада структур различной природы, формирующихся в системах, далеких от равновесия. Они являются общими для живой и неживой природы. Общность заключается в том, что и биологическим, и химическим, и физическим, и другим неравновесным процессам свойственны неравновесные фазовые переходы, отвечающие особым точкам — точкам бифуркаций, по достижении которых спонтанно изменяются свойства среды, обусловленные самоорганизацией диссипативных структур [5]. Движущей силой самоорганизации диссипативных структур является стремление открытых систем при нестационарных процессах к снижению производства энтропии. [c.6]

Система может состоять из нескольких тел, отличающихся друг от друга по своим физическим характеристикам и химическому составу. Может ли система любой степени сложности находиться в равновесии и каковы условия, при которых оно возможно Ответ на этот вопрос имеет большое теоретическое и практическое значение. Важным случаем поставленной задачи являются фазовые равновесия. [c.198]

Однако окислы, растворяющиеся в кислоте, естественно, не находятся с ней в химическом равновесии, и, что еще важнее, их взаимные переходы на электродной поверхности должны рассматриваться в интере сующих нас условиях не как фазовые превращения, а как изменения активностей окислителя и восстановителя в пределах одной и той же поверхностной фазы. [c.19]

При изучении текущей литературы в связи с целым рядом исследовательских экспериментальных программ стало ясно, что в результате проводимых работ в таких новых областях, как материалы для космической техники, магнитные материалы, сплавы тугоплавких и химически активных металлов и полупровод-. ники, количество публикаций, имеющих отношение к фазовым равновесиям, возрастает в экспоненциальной зависимости. Поэтому 22-летний период, про-V шедший между первым и вторым изданиями справочника по двойным диаграммам состояния, теперь был бы недопустим. Поскольку не предпринимались никакие усилия с целью переработки справочника М. Хансена и К. Андерко, перед лабораториями по исследованию космического пространства ВВС США был поставлен вопрос о поддержке издания настоящего справочника. Эта орга-низация ранее была инициатором и поддерживала написание справочника М. Хан- сеном и К- Андерко. [c.17]

Методами термического, микроскопического и химического анализов в работе [1] исследованы фазовые равновесия в системе А —Р при давлении 1 ат (рис. 8). Максимальная растворимость Р в жидком Ag, равная 5,7% (ат.) [ 1,7% (по [c.36]

При фазовых переходах, особенно в начальной стадии, важную роль играет поверхностное натяжение. Температура равновесия двух изотропных фаз чистого вещества зависит не только от давления, но и от кривизны поверхности раздела. Если представить в жидкости пузырек пара радиуса г, то чем меньше г при заданном внешнем давлении р, тем выше эта температура. Равновесие такого рода неустойчиво. При случайном уменьшении пузырька давление в нем становится недостаточным, чтобы противостоять внешнему давлению и сжимающей силе поверхностного натяжения 0. Пузырек захлопывается. При случайном увеличении пузырька происходит его дальнейший рост. Условия механического и вещественного (химического) равновесия имеют следующий вид [c.22]

Эти характеристические функции получили широкое применение при изучении условий, определяющих направление термодинамических процессов, фазовые равновесия и химические реакции. [c.39]

Диаграммы состояния двухкомпонентных металлических систем (р = 0,1 МПа) представляют собой наиболее простое графическое изображение, в котором содержится полная информация о фазовых равновесиях, химических составах фаз и зависимости фазовых превращений от температуры и химического состава сплавов. Диаграммы состояния много- [c.16]

По смыслу активнрсть является такой функцией концентрации (а также температуры и давления) веществ в растворе, которая будучи подставлена вместо концентрации рассматриваемого вещества, позволяет описывать фазовые и химические равновесия в реальных растворах с помощью уравнений, выведенных для идеальных растворов. [c.58]

Вторым необходимым условием достижения внутреннего равновесия является механическая и энергетическая изолированность системы от окружающей срёэы (механическое и термическое равновесие). После завершения химических и фазовых превращений механическая работа не должна совершаться [c.160]

Значительная широта и обособленность различных направлений, охватываемых термодинамикой, привели к ее дифференциации. В самостоятельные курсы выделены физическая или общая термодинамика (учение о состоянии вещества, теория фазовых превращений, теория термоэлектрических и магнитных явлений, теория поверхностных явлений и т. п.), химическая термодинамика (учение о химическом равновесии, о направлении химических реакций и их энергетических эффектах, теория растворов и т. п.), релятивистская термодинамика (изучение термодинамтескими методами явлений и процессов, происходящих в условиях действия теории относительности А. Эйнштейна), техническая термодинамика и т. п. [c.7]

При выводе правила фаз и описании рав.човеснй Де Донде не использует понятие независимого компонента системы. Однако ему очень наглядно и изящно удалось дать строгое определение этого понятия. Согласно (10.15) число независимых компонентов определяется как разность между общим числом составляющих, образующих данную систему, и числом реакций, протекающих в ней. При описании химических равновесий такой подход более нагляден, так как позволяет полнее охарактеризовать химическую природу системы. Однако при описании фазовых равновесий (особенно при помощи диаграмм состояния) целесообразнее пользоваться понятием независимых компонентов. Поэтому в существующих руководствах по гетерогенным равновесиям, начиная от классической работы Гиббса (см. примечание редактора в предыдущей сноске), понятие независи.мых компонентов используется шире. Прим. ред. [c.77]

Экспериментальные данные для однофазной области представлены в координатах С , Наибольший наклон в этих координатах наблюдался у изохоры р= 160,7 кг/м, поэтому в качестве критических параметров авторы выбрали Т р— = 190,663+0,001 К и ркр=161 1 кг/м. Отклонения экспериментальных значений С от этой зависимости не превышают 1% в двухфазной и 1,5% в однофазной областях, что соответствует оцененной авторами погрешности экспериментальных данных, по которым рассчипганы значения вторых производных от давления и химического потенциала по температуре, а также значения изохорной теплоемкости на кривой фазового равновесия со стороны двухфазной области. [c.67]

Равенство химических потенциалов ш, и % выражает одинаковую устойчивость обеих фаз в состоянии фазового равновесия. Поэтому условие (6-6) часто называют условием химического равновесия. Оно могло бы быть получено непосредственно из общих условий термодинамического равновесия. Действительно, при постоянных put термодинамический потенциал системы в состоянии равновесия согласно (6-3) должен иметь минимум, т. е. с Ф = 0. Но в рассматриваемом случае двухфазной системы Ф = ,(р, ОО]-f fi2(p, t)G2, так что условие равновесия имеет вид [c.105]

Молекулярная теория течения газов. Молекулярная теория течения газов описывает макроскопические свойства газовых смесей, не находящихся в термодинамическом или химическом равновесии, исходя из некоторых предположений относительно поведения микроскопических частиц, составляющих данный газ. Введем функцию распределения скоростей молекул 1 х, у, г, Vy, г, /), которая дает в момент времени i вероятное число молекул г-го компонента смеси в объеме йхйуйг в точке пространства с координатами х, у, г, составляющие скоростей которых заключены между и и + Юу и Vy + dVy, Vz и Vz + dVг. пространство X, у, 2, Юх, Vy, V2 называется фазовым пространством, а координаты и скорости являются в нем независимыми переменными. Общее число частиц в объеме (1х(1у(1г, отнесенное к величине этого объема в момент времени t, определяется, очевидно, как [c.25]

В этом построении мы будем полагать, что ввиду заданности уравнения р = р 0,у) (теплоемкость Сум тоже считается заданной) все термодинамические характеристики по профамме 4 нами рассчитаны для всех значений аргументов, включая и те, которые, описываясь уравнением р = р в, и), лежат в нефизической области. В частности, мы как бы располагаем вдоль рассматриваемой в интервале и < и < г горбатой изотермы всеми термодинамическими характеристиками, включая и химический потенциал р. в,р). На левой термодинамически устойчивой полуветви этой изотермы, которую мы будем интерпретировать как изотерму жидкой фазы, д(0,и (0,р)) = Дж(0,р), а на правой (изотерма газообразной фазы) соответственно ц в,Уг в,р)) = р.г в,р), поэтому условие фазового равновесия запишется с помощью одной и той же функции, но разных аргументов как [c.110]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...