Равновесие фаз и фазовые переходы

Дальнейшее развитие теории фазовых переходов второго рода обусловлено новыми экспериментальными данными, и прежде всего тем, что при Т —> Т всегда обращается в бесконечность производная дСр/дТ, а во многих случаях и сама теплоемкость с,,. Последующее изложение основано на термодинамическом подходе, исходящем из термодинамических условии равновесия фаз и факта обращения изобарной теплоемкости Ср на линии фазовых переходов второго рода в бесконечность. [c.245]

Процессы, протекающие при постоянной относительной влажности, делятся на следующие две группы 1) процессы насыщенного газа (ф = I) и 2) процессы ненасыщенного газа (ф < 1). В первом случае в смеси содержится обычно влага как в жидкой фазе, так и в виде пара, причем обе фазы находятся в равновесии и фазовый переход совершается термодинамически [c.43]

ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА —раздел термодинамики, изучающий хим. и физ.-хим. процессы в разл. фазах вещества. Х.т. включает теорию хим. равновесия, хим. превращений и фазовых переходов в системах при наличии в них хим. реакций. [c.408]

В общем случа параметры потока за фронтом скачка будут значительно отличаться от равновесных, и полное выравнивание параметров паровой и конденсированной фаз по скоростям, температурам и фазовым переходам будет устанавливаться иа некотором расстоянии от фронта скачка. В этой связи всю зону, в которой происходят релаксационные процессы до установления термодинамического равновесия, можно условно разбить на два участка [c.128]

Для широкого круга задач фазовых переходов, тепло- и массообмена в двухфазных системах применяется так называемая квазиравновесная схема, являющаяся основой для формулировки специальных условий совместности. Эта схема основана на гипотезе о том, что характеристики соприкасающихся фаз по обе стороны границы взаимосвязаны условиями термодинамического равновесия. Схема является приближенной, так как все процессы переноса теплоты, импульса и фазовых переходов конечной интенсивности принципиально неравновесны. Однако при весьма низкой интенсивности процессов переноса квазиравновесная схема может рассматриваться как первое приближение. Содержание этой схемы приводится ниже для конкретных условий на границе раздела фаз. [c.268]

Нами были рассмотрены условия равно-весия гетерогенной системы (8,9), при наличии которых равновесие в сложной системе может сохраняться сколь угодно долго. Если нарушается хотя бы одно из условий равновесия, в системе начинается переход вещества, из одной фазы в другую, например переход вещества из твердого состояния в жидкое, из жидкого в газообразное, из одной кристаллической модификации в другую и т. д. Теоретическое и экспериментальное рассмотрение фазовых превращений позволило разделить их на два класса фазовые переходы первого рода и фазовые переходы второго рода. [c.207]

Система дифференциальных уравнений (1.6)... (1.8) замыкается термическими и калорическими уравнениями состояния, позволяющими в предположении локального равновесия, когда в каждой точке определена температура Tt, выразить тензор напряжения Пг и внутреннюю энергию et через остальные параметры смеси и некоторые физико-химические переменные. При решении конкретных проблем необходимы также феноменологические уравнения, определяющие параметры массового Rtk, силового Pik и энергетического Диг взаимодействия между фазами. В случае малого отклонения от равновесия необходимые соотношения для Rik, Pik и Eik можно получить, применяя принцип Онзагера и постулируя линейные соотношения для термодинамических потоков (например, для теплообмена, трения между фазами, интенсивности фазового перехода). В. случае химических реакций необходимые соотношения для Rth доставляет химическая кинетика. [c.8]

Фазовый переход в критич. точке (предельной на кривой равновесия фаз) имеет много общего с фазовым переходом II рода. В критич. точке фазовый переход происходит в масштабах всей системы. Флуктуационно возникающая новая фаза по своим св-вам бесконечно мало отличается от св-в исходной фазы. Поэтому возникновение новой фазы не связано с поверхностной энергией, т. е. исключается перегрев (или переохлаждение) и фазовый переход не сопровождается выделением или поглощением теплоты, что характерно для фазовых переходов II рода. Знание св-в в-в в К. с. (см. Критические явления) необходимо во мн. областях науки и техники при создании энергетич. установок на сверхкритич. параметрах, установок для сжижения газов, разделения смесей и т. д. ф Фишер М., Природа критического состояния, пер. с англ.. М., 1968 Б р а у т Р., Фазовые переходы, пер. с англ., М., 1967 Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М., Статистическая физика, 3 изд., ч. 1, М., 1976. [c.333]

В случае, когда частица помещена в конечный объем пара, решение существенно меняется. Основное отличие состоит в том, что давление в паре со временем меняется. При наличии фазовых переходов температура поверхности также меняется в соответствии с условием равновесия На рис. 5.9.2 представлены результаты решения для режима, когда имеет место конденсация при Ж1о=0,071 (а20=0,8-10 ). Конденсация пара приводит к расширению остающейся массы пара, вследствие чего происходит его существенное охлаждение, которое сначала не может быть компенсировано теплом, выделяющимся при конденсации. Температура на границе ячейки Tf, опускается до 269 °К. В дальнейшем тепло, выделяющееся при конденсации, нагревает пар. Температуры частицы и пара при т оо выравниваются, и процесс асимптотически прекращается. Распределение температур и скоростей в отдельных фазах в каждый момент времени монотонно. В данном случае получено значительное понижение давления, примерно в четыре раза, за время порядка что свидетельствует об эффективности даже малого по объему впрыска холодных капель в пар при аварийном повышении давления. [c.316]

О фазовых превращениях твердое тело — жидкость и жидкость— газ можно сказать буквально то же с мое, что было сказано в предыдущем параграфе о фазовом переходе твердое тело—газ. Они тоже являются переходами I рода и сопровождаются конечными скачками объема, внутренней энергии и энтропии. На плоскости (РТ) эти переходы изображаются соответствующими кривыми фазовых равновесий твердое тело — жидкость, АВ, и жидкость — газ, АС (рис.6.За). Точку А, в которой пересекаются линии ОА, АВ и АС, называют тройной точкой. При давлении Р. и температуре Г. находятся в равновесии твердая, жидкая и газообразная фазы. [c.123]

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]

Из равенства химических потенциалов фаз при переходе веществ из одной фазы в другую следует, что при любом фазовом переходе давление является функцией температуры и поэтому на плоскости Г, р существует кривая фазового превращения. Однако в отличие от кривой равновесия (12.2) для фазового перехода первого рода (рис. 32) кривая для непрерывного перехода не является кривой равновесия (существования) двух фаз, так как при этом переходе новая фаза появляется сразу во всем объеме. Появление новой фазы не сопровождается возникновением поверхностной энергии, и поэтому при непрерывных переходах перегрев или переохлаждение невозможны. [c.238]

Кроме ТОГО, используя полученные по (15.23) уравнения состояния для однородной фазы и соответствующие. расчеты для упорядоченной фазы d, удается описать фазовый переход от неупорядоченной к упорядоченной фазе в системах твердых дисков и сфер. Линия фазового равновесия Ьс определяется из условия равенства химических потенциалов обеих фаз. [c.272]

Условия равновесия фаз. 4.2. Термодинамические диаграммы и таблицы. 5.3. Правило фаз. 4.4. Теплота фазового перехода. [c.6]

При изменении состояния тела вдоль линии аЬ (рис. 4.4), пересекающей кривую равновесия фаз АВ, в точке пересечения С происходит распад вещества на две фазы или расслоение фаз с последующим превращением одной фазы в другую. Следует отметить, что при достаточно осторожном изменении состояния жидкости или газа расслоения фаз при переходе через кривую фазового равновесия может иногда не наступать, так что тело будет оставаться однородным (т. е. в виде первоначальной фазы) и в той области, где оно должно было бы распасться на две фазы. [c.128]

На кривой фазового равновесия давление и объемы каждой из фаз уП) у(2) а также энтальпии их, (2) и энтропии, з<2) являются функциями температуры Т. Поэтому и теплота фазового перехода г является функцией температуры Т. Чтобы найти эту зависимость, продифференцируем уравнение (4.8) по Т, в результате чего получим [c.141]

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]

Давление и температура жидкости и пара при равновесном фазовом переходе не изменяются полный объем, занимаемый паром и жидкостью, растет по мере перехода из состояния в точке 1 в состояние, соответствующее точке 2, вследствие меньшей плотности паровой фазы по сравнению с жидкой. Вылетающие из жидкости молекулы заполняют свободное пространство над поверхностью жидкости их совокупность и образует насыщенный пар Часть вылетевших молекул вследствие теплового движения снова возвращается в жидкость. Между переходом молекул из жидкости в пар и обратным переходом молекул из пара в жидкость устанавливается динамическое равновесие, в результате которого плотность молекул над жидкостью, а следовательно, и давление насыщенного пара принимают при данной температуре вполне определенные величины. С изменением температуры равновесие смещается, вызывая соответствующие изменения плотности и давления насыщенного пара. [c.222]

При анализе фазовых равновесий и процессов фазовых переходов большую роль играет так называемое правило фаз Гиббса. Это правило формулируется следующим образом [c.18]

Как уже указывалось, при фазовом переходе первого рода удельные объемы и энтропии равновесно сосуществующих фаз различны pi(T) V2(T) и Si T) S2(T). Однако на кривой фазового равновесия жидкость — пар есть предельная точка, в которой удельные объемы и 28 [c.28]

Условия и различные типы фазового равновесия удобно анализировать с помощью диаграмм <р, р и ф. Г, в которых соответственно изображаются изотермы и изобары для данного вещества. В соответствии со сказанным, в 2-2, при фазовом переходе первого рода первые производные от изобарно-изотермического потенциала изменяются скачком. Это означает, что каждая из фаз [c.34]

Фазовые превращения в С. (в твёрдом состоянии) являются фазовыми переходами 1-го и 2-го рода. Мерой отклонения от термодинамич. равновесия, или термодинамич. движущей силой фазовых превращений, при постоянных темп-ре и давлении является уменьшение энергии Гиббса < изменение О в точке фазового перехода достигается либо путём появления в результате флуктуации шлых областей (зародыша) новой фазы с заметным отличием ее структуры и свойств от структуры и свойств исходной фазы (при фазовом переходе 1 го рода), либо путём бесконечно малых изменений структуры и свойств во всём объёме (при фазовом переходе 2-го рода). Большинство фазовых превращений в С. являются фазовыми переходами 1-го рода, в процессе к-рых возникает гетерогенное состояние. На кинетику фазовых переходов в С. существ, влияние оказывают дислокации, границы зёрен и др. дефекты кристаллич. структуры. [c.650]

Критическая точка — особая точка двухфазного равновесия. Если ниже критической температуры при пересечении кривой двухфазного равновесия возникает бесконечно малое количество новой фазы с другой плотностью (фазовый переход I рода),то в критической точке во всем объеме возникает новое качество — двухфазность, хотя свойства фаз отличаются бесконечно мало. Возникновение во всем объеме вещества состояния, бесконечно мало отличающегося по своим свойствам от предыдущего, ха рактерно для фазовых переходов II рода, при этом симметрия тела меняется скачком [1]. Поскольку жидкость и газ —состояния с одинаковой симметрией, аналогию между критической точкой и фазовыми переходами II рода можно сформулировать, если формально двухфазное (неоднородное) состояние флюида [c.10]

Равновесный фазовый переход можно описать, не прибегая к временной координате. Достаточно применить уравнение Клапейрона — Клаузиуса или равноценное ему интегральное соотношение. Задавая внешнее давление, получаем единственное значение температуры, при которой возможно равновесие фаз. При необратимом переходе из метастабильного состояния начало превращения соответствует широкому спектру температур в зависимости от размера зародышевого образования. Но каждый такой зародыш в чистой системе характеризуется средним временем ожидания. Изменяя в широких пределах время опыта и оставляя неизменными начальное (однофазное) и конечное (двухфазное) состояния системы, можно наблюдать различные по глубине захода в метастабильную область предпереходные состояния. [c.27]

На С. д. наносят также линии фазовых переходов второго рода (границы упорядоченных фаз — линий точек Курнакова, липии ферромагнитных и сегнето-алектрических точек Кюри и др.), хотя они не являются линиями равновесия фаз и с их наличием не связана двухфазность, за исключением случаев, когда эти липии переходят в линии фазовых переходов персого рода (см. рис. 3, д, на к-ром а — неуиорядо-ченпый, а — упорядоченный твердые растворы). [c.589]

Переход вещества из одной фазы в другую путем молекулярной и конвективной, диффузий называют массообменом, или массопе-редачей. Последняя протекает до тех пор, пока не установится подвижное фазовое равновесие, при котором из одной фазы в другую переходит столько молекул, сколько из второй в первую. [c.500]

Эти фазы разделены областью неустойчивых состояний, и так как Р"с- 46. она не реализуется, то невозможен непрерывный изобарный переход одной фазы с объемом Vi в другую фазу с объемом V2. Линия фазового равновесия определяется равенством химических потенциалов вещества в фазах и называется бинодалью (кривая 2). На бинодали коэффициенты устойчивости не равны нулю между бинодалью и спинодалью существуют области метастабильных состояний системы, в которых каждая из фаз может существовать только при отсутствии другой фазы. [c.247]

Как видно из рис. 4.2, высокотемпературная фаза, т. е. фаза, имеющая при температурах, больших температуры фазового равновесия при данном давлении, меньшее значение химического потенциала и, следовательно, более устойчивая при высоких температурах, характеризуется большим наклоном кривой ф (Г, р = onst) (па рис. 4.2 высокотемпературной фазой является фаза 2, а низкотемпературной — фаза 1). Соответственно этому при равновесном фазовом переходе от низкотемпературной фазы к высокотемператур- [c.127]

Это соотношение называют формулой Клапейрона—Клаузиуса, и оно определяет изменение давления находящихся в равновесии фаз при изменении температуры или изменение температуры перехода между двумя фазами при изменении давления. Скачкообразное изменение объема приводит к отсутствию определенной связи между структурой и симметрией фаз, преобразующихся при фазовом переходе I рода, которые в связи с этим изменяются скачком. [c.257]

В настоящее время для щирокого круга задач фазовых переходов, тепло- и массообмена в двухфазных системах применяется так называемая квазиравновесная схема, являющаяся основой для формулировки специальных условий совместности. Содержание квази-равновесной схемы основано на гипотезе о том, что характеристики соприкасающихся фаз взаимосвязаны условиями термодинамического равновесия. Эта схема является некоторым приближением, так как процессы фазовых переходов, тепло- и массообмена, для которых она применяется, являются, безусловно, неравновесными. Название <<квазправ1ювесная отражает приближенный характер этой модели. [c.57]

В процессах ударноволнового нагружения (во всяком случае, на начальном этане) при давлениях порядка 1 — 10 ГПа играют роль кинетические, или релаксационные эффекты перехода упругих деформаций в пластические, которые иногда называют эффектами запаздывания текучести. Процессы перехода упругих деформаций в пластические и обратно, вообще говоря, могут рассматриваться как фазовые переходы 2-го рода, когда в точке равновесия фаз (в данном случае в точке Гюгоиио па ударной адиабате) меняется сжимаемость или модуль сопротивления сдвигу, но пе величины внутренней энергии и плотности, как в случае фазовых переходов 1-го рода. Модели, учитывающие релаксацию во времени упругих деформации в пластические (в отличие от упругопластических схем типа (1.10.19)), должны включать дополнительные независимые параметры и дифференциальное уравнение кинетики релаксации упругих деформаций. Это [c.148]

Для подавляющего числа фазовых переходов, как сопровождающихся изменением агрегатного состояния, так и связанных с аллотропическими превращениями, фаза, обладающая большей внутренней энергией, имеет и больший удельный объем. Если приписать фазам индексы так, чтобы u2>ui, то окажется, что и V2>Vi. Для небольшого числа веществ при плавл ении и при некоторых аллотропических превращениях эти условия" не соблюдаются и при U2>ui оказывается V2равновесия жидкость — твердое тело). [c.32]

Уравнение (2-31), как следует из его вывода, справедливо для любых фазовых равновесий в чистом веществе. После интегрирования оно дает связь между давлением и температурой, необходимую чтобы фазы 1 и 2 находились в равновесии. Для любого чистого вещества (кроме гелия) в равновесии могут попарно находиться твердая фаза и газ, жидкость и газ и твердое тело и жидкость. Если проинтегрировать уравнение Клапейрона — Клаузиуса для каждого из названных фазовых переходов, то получатся уравнения кривых (в координатах р, Т), представляющих собой геометрическое р j., место точек, в которых возмож- д чистого вещества, но фазовое равновесие соответствующих двух фаз. Эти кривые соответственно называются кривая сублимации, кривая парообразования и кривая плавления. Поскольку для чистого вещества возможно одновременное равновесие трех фаз, кривые сублимации, парообразования и жлав-ления должны пересекаться,в одной точке, представляющей собой тройную точку данного вещества. Перечисленные кривые изображены на рис. 2-1, где О — тройная точка, О А — кривая сублимации, О/С — парообразования и ОВ — плавления. Совокупность этих кривых в р, Т-коордпнатах представляет собой фазовую диаграмму. [c.33]

Уравнения (2-53) и (2-54) (уравнения Эренфеста) заменяют для фазовых переходов второго рода уравнение Клапейрона — Клаузиуса, связывая производную вдоль кривой равновесия второго рода со скачками вторых пооизводных от потенциалов фаз. Решая эти [c.43]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...