Фазова рівновага - це
Рівноважні фазв термодинаміці - стан, при якому фази в термодинамічній системі знаходяться в станітепловогоімеханічногорівноваги.
Типи фазових рівноваг:
Теплова рівновагаозначає, що всі фази речовини в системі мають однакову температуру.
Механічне рівновагуозначає рівність тисків з різних боків межі розділу дотичних фаз. Строго кажучи, у реальних системах ці тиски рівні лише приблизно, різниця тисків створюється поверхневим натягом.
Зміст
Умова рівноваги фаз
Розглянемо хімічно однорідну систему (що складається із частинок одного типу). Нехай у цій системі є межа розділу між фазами 1 і 2. Як було зазначено вище, для рівноваги фаз потрібна рівність температур та тисків на межі розділу фаз. Відомо (див. статтю Термодинамічні потенціали), що стан термодинамічної рівноваги в системі з постійними температурою та тиском відповідає точці мінімуму потенціалу Гіббса.
Потенціал Гіббса такої системи дорівнюватиме
- ,
де μ1 і μ2 - хімічні потенціали, аN1 іN2 - числа частинок у першій та другій фазах відповідно.
При цьому сумаN=N1 +N2 (повна кількість частинок у системі) змінюватися не може, тому можна записати
- .
Припустимо, що для визначеності, . Тоді, очевидно, мінімум потенціалу Гіббса досягається при (вся речовина перейшла в першу фазу).
Таким чином, рівновага фаз можлива лише в тому випадку, коли хімічні потенціали цих фаз з різних боків межі розділу рівні:
- .
Рівняння Клапейрона- Клаузіуса
З умови рівноваги фаз можна отримати залежність тиску рівноважної системі від температури. Якщо говорити про рівновагурідина — пар, то під тиском розуміють тиск насиченої пари, а залежністьP=P(T) називаєтьсякривий випаровування.
З умови рівності хімічних потенціалів випливає умова рівності питомих термодинамічних потенціалів:
- ,
де ,Gi- потенціал Гіббса i-ї фази,mi- її маса.
- ,
- ,
деv1 іs1 - питомі об'єм та ентропія фаз. Звідси слідує що
- ,
- ,
Останнє рівняння називаєтьсярівнянням Клапейрона - Клаузіуса.
Правило фаз Гіббса
Розглянемо тепер систему, взагалі кажучи, хімічно неоднорідну (що складається з кількох речовин). Нехайk- число компонентів (речовин) у системі, аn- число фаз. Умову рівноваги фаз для такої системи можна записати у вигляді системи зk(n− 1) рівнянь:
Тут - хімічний потенціал для i компонента в j фазі. Він однозначно визначається тиском, температурою та концентрацією кожного компонента у фазі. Концентрації компонентів не незалежні (їх сума дорівнює 1). Тому система рівнянь, що розглядається, містить невідомих (n(k− 1) — концентрації компонентів у фазах, плюс температура і тиск).
Система можна розв'язати, взагалі кажучи, якщо кількість рівнянь не перевищує числа невідомих (система, що не задовольняє цій умові, також може бути розв'язана, проте це винятковий випадок, з яким у фізиці можна не зважати). Тому
- ,
- ,
тобто число фаз у рівноважній системі може перевищувати число компонентів не більше ніж на два.
Остання нерівність називаєтьсяправилом фаз Гіббса. В окремому випадку для однокомпонентної (хімічно однорідної системи) воно перетворюється на умову
- .
Література
- Базаров І. П.Термодинаміка. М: Вища школа, 1991. 376 с.
- Сівухін Д. В.Загальний курс фізики. - М.: Наука, 1975. - Т. II. Термодинаміка та молекулярна фізика. - 519 с.
Wikimedia Foundation. 2010 .
Дивитись що таке "Фазова рівновага" в інших словниках:
ФАЗОВА РІВНОВАГА — одночасне існування термодинамічно рівноважних фаз у багатофазній системі: рідини зі своєю насиченою парою, води і льоду при темп реплавлення, двох рідин, що не змішуються (суміш води з триетиламіном), що відрізняються концентраціями. … Фізична енциклопедія
ФАЗОВА РІВНОВАГА — стан термодинамічної рівноваги багатофазної системи. Умова фазової рівноваги (крім рівності тисків і температур усіх фаз) рівність хімічних потенціалів кожного компонента у всіх фазах (див. Гіббса правило фаз).
фазова рівновага - існування термічно рівноважних фаз в гетерогенній системі, що характеризується мінімумом енергії Гібса (при постійних тиску і температурі). Словник з аналітичної хімії [3] … Хімічні терміни
Фазова рівновага - одночасне існування термодинамічно рівноважних фаз у багатофазній системі, наприклад вода лід та ін [Ушеров Маршак А. В. Бетонознавство: лексикон. М.: РІФ Будматеріали. 2009. - 112 с.] Рубрика терміна: Загальнітерміни, бетон Рубрики… … Енциклопедія термінів, визначень та пояснень будівельних матеріалів
фазова рівновага - одночасне існування термодинамічно рівноважних фаз у багатофазній системі. При переході частки в умовах рівноваги з однієї фази до іншої енергія системи не змінюється. Число одночасно існуючих у системі рівноважних фаз… … Енциклопедичний словник
фазова рівновага — fazių pusiausvyra statusas t sritis standartizacija ir metrologija apibrėžtis Įvairialytės sistemos termodinaminės pusiausvyros būsena: sistemos sandai neszveikauja, bet jų atitikmenys: англ. phase equilibrium vok.… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
фазова рівновага — fazių pusiausvyra statusas T sritis chemija apibrėžtis Termodinamiškai pusiausvirų fazių buvimas heterogeninėje sistemoje. atitikmenys: англ. phase equilibrium rus. фазова рівновага … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
фазова рівновага - fazių pusiausvyra statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. phase equilibrium vok. Phasengleichgewicht, n rus. фазова рівновага, n pranc. équilibre des phases, m; équilibre entre phases, m … Fizikos terminų žodynas
фазова рівновага — fazių pusiausvyra statusas T sritis Energetika apibrėžtis Dviejų arba daugiau fazių termodinaminė sistemos pusiausvyra. Izoliuotos sistemos fazių pusiausvyros sąlyga: visose sistemos fazėse kiekvieno komponentа slėgio, temperatūros ir cheminio… …
ФАЗОВА РІВНОВАГА — рівновага термодинамічної системи, що складається з двох або більшого числа фаз. Умови Ф. н. у замкнутій системі: у всіх співіснуючих фазах системи мають бутиоднаковими значення тиску, темпи і хімічного потенціалу кожного з ...