Conceptul abstract de componente și faze

Componente - substanțe individuale, care, dacă sunt luate în cel mai mic număr este suficient pentru construirea întregului sistem, și se presupune că sistemul se află în echilibru. Componentele pot fi definite ca fiind componente independente ale sistemului.

Exemplu: apa System - sare. Ambele componente sunt componente, de exemplu. Pentru a. Numărul acestora în sistem poate fi modificat în mod independent unul de altul, și amândoi au nevoie pentru a construi un sistem.

Numărul componentelor din sistem poate fi egal sau mai mic decât numărul de părți componente.

Dacă reacția chimică în sistem nu poate merge, numărul de componente egal cu numărul de componente (pentru părțile componente care formează un sistem se înțelege acele substanțe care sunt capabile să existe în formă izolată). Un astfel de sistem se numește un sistem fizic sau clasa I.

În cazul în care sistemul poate merge la transformările chimice, numărul de componente egal cu numărul de componente, a redus numărul de reacții chimice independente, care pot păstra. Un astfel de sistem este numit un sistem de clasa a II-chimice sau.

Astfel, - sistemul de apă - sare - fizică, în cazul în care nici o sare cristalină. Un exemplu al unui sistem chimic poate fi un sistem de KNO3 - NaCl - H2O. Ca rezultat, reacția de schimb

KNO3 + NaCl = KCl + NaNO3

Două alte săruri formate. Numărul componentelor va fi egal cu 5. Cu toate acestea, numărul de componente este 4.

Prin numărul de componente ale sistemului sunt împărțite în monocomponent, cu două componente (binar), trei căi (triplu), și așa mai departe. D.

Faza - un set de sisteme similare, care sunt interconectate în echilibru termodinamic. sistem eterogen Equilibrium constând din mai multe (cel puțin două) faze. Dacă sistemul are mai multe părți omogene, care sunt identice în compoziție și proprietăți termodinamice, toate acestea formează o singură fază.

Dacă H2O este în echilibru cu vaporii din acest sistem, există două faze, apă și abur;

în cazul în care sistemul este format dintr-o soluție saturată de sare, cristale de sare și abur, în sistem există 3 faze.

Equilibrium într-un sistem eterogen

Sistemul este în echilibru mecanic și termic, în cazul în care P și T sunt aceleași în toate fazele. Cu toate acestea, în sistemul în aceste condiții, o tranziție a unei substanțe dintr-o fază la alta. O indicație că sistemul este, de asemenea, în echilibru, adică. E. Nu există nici un transfer al unei componente de la o fază la alta, este egal potențialele chimice specifice ale componentei în aceste faze.

Una dintre cele mai importante legi ale echilibrului eterogen este o regulă de fază. Acesta funcționează cu conceptele de bază ale componentei, faza și numărul de grade de libertate. Primii doi termeni sunt definiți mai sus.

Sub grade termodinamice de libertate, sau doar sub gradele de libertate se referă la parametrii independenți ai sistemului sunt în echilibru termodinamic, care poate lua valori arbitrare într-un anumit interval, iar numărul nu este schimbat faze. Cu alte cuvinte, gradele de libertate sunt parametrii sistemului, care joacă rolul de variabile independente. Toți ceilalți parametri vor fi funcțiile lor.

Numărul de grade de libertate (variație a sistemului) - un număr care indică cât de mulți parametri ce caracterizează starea de echilibru a sistemului, poate lua valori arbitrare, fără numărul de faze în sistemul sa schimbat.

Regula Faza: Într-un sistem izolat, numărul de echilibru de faze, plus numărul de grade de libertate egal cu numărul de componente, plus 2

t. k. starea de echilibru este potențial chimic egal, iar valoarea lor este independentă de numărul de etape, iar echilibrul în sistem nu depinde de numărul de faze.

Exemplu: Într-un sistem format din 100 g de gheață și 1 kg de apă, este posibil să se adauge (sau scade) sau mai multă apă cu gheață, luată, desigur, în aceeași stare (T, P) care era gheață.

În cazul în care orice parametru care caracterizează sistemul rămâne constant, numărul de variabile este redus cu una și regula de fază poate fi scrisă ca:

Numărul de grade de libertate este redusă în acest caz, de unul. Ca atare, sistemele de reguli de fază utilizate în studiul diagramei de fază, practic nevolatile formate. Efectul presiunii asupra sistemului este scăzută și este luată ca o valoare constantă.

Exemplu: topire diagrama de metal nevolatilă la presiune atmosferică.

sisteme de clasificare

Sistemul Nonvariant: numărul de faze mai mare decât numărul de componente este 2, prin urmare, numărul de grade de libertate este egal cu 0 (modificarea a cel puțin un parametru duce la dispariția a cel puțin o fază).

Sisteme de Univariant: numărul de faze mai mare decât numărul de componente este 1, prin urmare, numărul de grade de libertate este 1 (un singur parametru poate fi selectat în mod arbitrar fără modificarea numărului de faze din sistem).

Sistemul Divariant: numărul de etape este egal cu numărul de componente, astfel numărul de grade de libertate este de 2 (doi parametri pot fi alese în mod arbitrar, fără a schimba numărul de etape ale sistemului).

Trivariantnaya: numărul de faze este mai mic decât numărul de componente pe unitate. Numărul de grade de libertate egal cu 3.

In diagrama de faza a imaginii corespunde punctului de echilibru invariant (toate coordonatele - și unele constante); monovariant - întâlnește linia (una dintre coordonatele pot fi alese arbitrar); bivariate - suprafața de teren sau de suprafață (două coordonate pot fi selectate arbitrar) și .T. d.

Dacă starea sistemului este determinată nu numai de temperatura și presiunea, dar concentrația regulii fazei poate fi scrisă ca:

În acest caz, gradele de libertate va fi întotdeauna mai mare de unul.

Exemplu: un parametru suplimentar poate fi o valoare a suprafeței particulei, de exemplu, particule individuale care alcătuiesc o singură fază, atât de mică valoare care nu poate fi neglijată energia de suprafață.

Diagrama de stare (sistem monocomponent)

Pentru a descrie proprietățile sistemelor sunt utilizate pe scară largă diagrame de stat. Pune pe axele de coordonate ale condițiilor de temperatură și presiune care caracterizează existența, pentru exprimarea compoziției sisteme utilizează una sau două coordonate. Linii (suprafețe) ale acestor diagrame au fost separate pe regiunea existenta fazelor individuale.

Clausius - Klaynerona

Toate echilibre monovariant poate aplica cunoscuta formula termodinamicii Clausius-Klaynerona:

q - căldura latentă a tranziției de la o etapă la alta, care este în echilibru;

T - temperatura absolută la care aceste faze;

V - schimbarea volumului la trecerea de la o etapă la alta.

q - este întotdeauna pozitiv (căldura absorbită).

A doua formă a acestei ecuații:

Ea are aplicabilitate mai limitată decât prima, care se referă la o echilibre monovariant numai la astfel de sisteme în care o fază - .. gazoasă.

Referințe

Petrova EM Conceptul de componente și faze. echilibru eterogeni.