regulă fază Gibbs

În 1876 g. Gibbs a adus formula simplă privind numărul de faze (F), numărul de componente în echilibru (K) și numărul de grade de libertate (C) a sistemului. La echilibru, trebuie îndeplinite următoarele condiții:

presiune (P) și temperatura (T) este aceeași în toate punctele sistemului,

potențial chimic (mi) din fiecare component al i-lea este aceeași în toate fazele.

Să considerăm sistemul de faze de echilibru componentelor F și K. Compoziția fiecărei faze poate fi determinată de concentrațiile (K-1), deoarece toate concentrațiile sunt legate de: unde - fracția molară i component lea. Numărul total de variabile ce caracterizează sistemul, plus 2 este egal cu concentrațiile (temperatură și presiune):

Dacă numai una dintre aceste variabile (temperatura sau presiunea) este menținută constantă, numărul de variabile independente vor fi (K - 1) „F + 1. Dacă un sistem funcționează, de exemplu, un câmp magnetic extern, numărul total de variabile independente și suma creștere ( K - 1) „+ F 3.

Variabilele Partea ecuații care rezultă din condițiile de echilibru asociate (a se vedea (IV, 13)):

Numărul total de ecuații egal cu numărul de rânduri (care corespunde numărului de componente K) ori numărul de ecuații în linia (F - 1)

Dacă numărul de variabile independente este egal cu numărul de ecuații care leagă ele, fiecare variabilă independentă presupune o anumită valoare certă, iar întregul sistem poate exista numai în timp ce singura combinație posibilă de temperatură, presiune și concentrațiile componentelor în toate fazele.

Dacă numărul de ecuații este mai mic decât numărul de variabile independente, diferența lor, pe care le-am definit ca numărul de grade termodinamice de libertate (C) reprezintă numărul de variabile care pot fi date valori arbitrare cu numărul disponibil de ecuații, și, prin urmare, pentru un anumit număr de faze m. k. numărul de ecuații este determinat de numărul de faze.

Numărul de grade de libertate termodinamice egal cu numărul total de variabile (IV, 19) minus numărul de ecuații (IV, 20) care leagă aceste variabile.

Eliminarea parantezele și gruparea termeni, obținem regula faza Gibbs:

În conformitate cu această regulă, mai multe componente din sistem, cu atât mai multe grade de libertate.

Pentru orice sistem numărul maxim de faze, atunci când C = 0.

Pentru sistemul cu un singur component K = 1 și numărul maxim de faze F = 3.

Pentru un sistem cu două componente K = 2 și numărul maxim de faze F = 4.

regula de faza Gibbs stabilește o lege generală care guvernează sisteme eterogene care constau din mai multe faze și orice număr de componente.

Toate subiectele acestei secțiuni:

Subiectul chimiei fizice și importanța acesteia
Relația studiilor fenomenelor chimice și fizice în domeniul chimiei fizice. Această secțiune a chimiei este o granita intre chimie si fizica. Folosind metode teoretice și experimentale

O scurtă istorie a dezvoltării chimiei fizice
Termenul „chimia fizică“ și definiția acestei științe au fost mai întâi dat Universitatea, care, în 1752-1754 gg. Am citit studenții Academiei de Științe desigur Chimie Fizică și a lăsat manuscrisul acestui curs „WWE

Energie. Legea conservării și transformării energiei
O proprietate esențială (atribut) este mișcarea materiei; este indestructibilă ca în sine contează. Mișcarea materiei se manifestă în diferite forme, care pot trece una în alta. măsură de mișcare

Obiectul, metoda și termodinamicii de frontieră
Concentrându-se atenția asupra căldurii și activitatea ca forme de energie de tranziție într-o mare varietate de procese, termodinamicii implică în ceea ce privește examinarea dependente numeroase de energie

De căldură și de muncă
Modificări în forme de mișcare, la trecerea de la un organism la altul, și transformarea corespunzătoare a energiei sunt foarte diverse. Forme de circulație aceeași tranziție și transformările de energie asociate

Echivalența de căldură și de muncă
raport constant echivalent între căldură și lucru la tranzițiile lor reciproce găsit în experimente clasice D.P.Dzhoulya (1842-1867). Un experiment tipic Joule este după cum urmează (

Energia internă
Pentru ecuația proces non-circulară (I, 1) nu este îndeplinită, deoarece sistemul nu revine la starea sa inițială. În loc de egalitate pentru proces non-circulară poate fi scris (omițând factorul

Prima lege a termodinamicii
Prima lege (prima pornire) termodinamica este direct legată de legea de conservare a energiei. Acesta vă permite să se calculeze echilibrul energetic în fluxul diferitelor procese, inclusiv chimice

ecuația de stare
Multe dintre proprietățile unui sistem în echilibru, și fazele sale constitutive sunt interdependente. Schimbarea una dintre ele cauzează o schimbare în cealaltă. relație funcțională cantitativă între

Activitatea diferitelor procese
Sub titlul lucrării combinate numeroase procese energetice; o trăsătură comună a acestor procese este consumul de energie al sistemului pentru a depăși forța exercitată din exterior. Astfel de procese includ

Capacitatea de căldură. Calculul căldurii diferitelor procese
Determinarea experimentală a specific (e) sau mol (C) este capacitatea calorică a corpului în dimensiunea Q a căldurii absorbite prin încălzirea unui gram mol dintr-o substanță sau un n

coeficienţii calorice
Energia internă a sistemului U, fiind o funcție a statului este o funcție a variabilelor independente (parametrii de stat) ale sistemului. În cele mai simple sisteme vom considera interior

Aplicarea primei legi a termodinamicii, gazul ideal.
.. Să considerăm un gaz ideal, adică gazul, condiția unui mol de care este descrisă de periodice # 8209; Clapeyron

procesele adiabatice din gazele
Se spune că sistemul termodinamic efectuează un proces adiabatic, dacă este inversabilă, iar în cazul în care sistemul este izolat termic, astfel încât în ​​timpul procesului nu există nici un schimb de căldură între sistem și

enthalpy
Ecuația primei legi a termodinamicii pentru procese în care efectuate numai activitatea de expansiune, ia forma: # 948; Q = dU + PDV (I, 51) În cazul în care procesul are loc la constanta

variabilă chimică. Formularea primei legi a termodinamicii pentru procesele însoțite de transformări chimice și fază
Ecuațiile (I, 27), (I, 28) anterioare Valorile date formulările și prima lege a termodinamicii echilibru adevărat pentru orice sistem închis, indiferent dacă există sau chimice în ea

Termochimie. Legea lui Hess
Când transformările chimice se produce o schimbare în energia internă a sistemului datorită faptului că energia internă a produselor de reacție diferă de energia internă a materiilor prime.

Dependența de temperatură a efectului termic. ecuația Kirchhoff.
Prin lege Hess este posibil să se calculeze căldura de reacție la temperatura la care se cunoaște căldura de formare și de căldura de combustie a reactivilor (tipic 298K). Cu toate acestea, o parte a OMS

procese spontane și nonspontaneous
Din prima lege a termodinamicii, și care decurg din aceasta legile schimbului de energie între organele nu pot fi încheiate cu diferitele procese care pot vedea, în general, procesul și

A doua lege a termodinamicii
Cele mai comune și sunt procese cu siguranță spontane de transfer de căldură de la cald la corpul rece (conductivitate termică) și căldura de muncă de tranziție (frecare). Multiseculare D-na

Metode de calcul al schimbării de entropie
Ecuațiile (II, 12) și (II, 13) entropia definind sunt singura sursa pentru ecuațiile termodinamici pentru calcularea schimbării de entropie a sistemului. Înlocuirea căldurii elementare în ecuația

Postulatul lui Planck
Conform ecuației (II, 3), este imposibil să se calculeze valoarea absolută a entropiei sistemului. Această caracteristică oferă o poziție nouă, de nedovedit nu rezultă din cele două legi ale termodinamicii, care a fost sform

Valorile absolute ale entropiei
Postulatul Planck folosite in procesele chimice studiul termodinamice pentru calcularea valorilor absolute ale entropiei compușilor chimici - valori care sunt importante în

entropie standard. Schimbarea entropie în reacția chimică
Entropia, precum și alte funcții termodinamice, de obicei denumite ca substanță standard. Să ne amintim că starea standard, se caracterizează prin starea standard de

Interpretarea statistică a entropiei
Baza conceptului de entropie ca o funcție de stat se bazează pe conceptul de macroscopic. Perioada de valabilitate a doua lege a termodinamicii asociate cu realitatea proceselor ireversibile. Spre deosebire ireversibil

energie Helmholtz
Să ne amintim că a doua lege a termodinamicii stabilește criteriile de samoproiz un procesele de curgere liberă în sisteme izolate. Cu toate acestea, condiții similare (lipsa de energie și materie de schimb cu env

energie Gibbs
Din dorința de a lua în considerare, în general, sub formă de alte tipuri de muncă, dar expansiunea muncii reprezentat ca o sumă de elementară muncă expansiune muncă și alte lucrări: dW = PDV + dW „(III, 15)

Funcții caracteristice. De bază (canonică) ecuația de stat
Anterior, am identificat următoarele funcții termodinamice - proprietati ale sistemului: energia internă U, pe H entalpie, entropie S, energia F Helmholtz, Gibbs energie G

relațiile lui Maxwell.
Să considerăm acum al doilea derivatele mixte funcții caracteristice. Având în vedere ecuația (III, 26), putem scrie:

Gibbs ecuație # 8209; Helmholtz
ecuația Gibbs-Helmholtz permite determinarea schimbarea energiei Gibbs care însoțește o reacție chimică la orice temperatură dată, în cazul în care dependența de căldură de reacții chimice

energia Gibbs a unui amestec ideal de gaz. Determinarea potențialului chimic.
energia Gibbs este o funcție extinsă care vă permite să calculeze valoarea sa pentru amestecul de gaze ideale. Imaginați-vă un rezervor divizat prin pereți despărțitori în secțiuni așa cum se arată

potențial chimic
Pentru a clarifica semnificația termenului „potențial chimic“, distingem expresia (III, 51) ca produs de la P constantă și T:

tranziții de fază. ecuația Clausius-Clapeyron.
Într-un sistem format din mai multe faze ale unei substanțe pure, în echilibru, tranzițiile substanță de la o etapă la alta. Astfel de tranziții sunt numite tranziții de fază.

tranzițiile faza primului tip. Topire. evaporare
tranziții de fază se caracterizează prin ecuația energiile Gibbs ale celor două faze coexistă în echilibru și țopăit primii derivați ai energiei libere Gibbs (entropiei și volum) la ne

tranziții de fază de al doilea tip
tranziție de fază al doilea tip - este echilibrul substanță de tranziție de la o fază la alta, în care schimbarea în trepte numai a doua derivații din energia Gibbs de temperatură și presiune.

Dependența presiunii vaporilor de temperatură
Saturati crește presiunea vaporilor lichidului brusc cu creșterea temperaturii. Se poate observa din figura 12, unde sunt prezentate niște curbe lichide de presiune a vaporilor, pornind de la punctele p.t.

Condiții generale de echilibru
Orice sistem închis în echilibru la presiune constantă și temperatură, caracterizată prin relația:

Aplicarea regulii fazei Gibbs la sistemele-component. starea de diagrame de apă și sulf
Pentru sistemul cu un singur component K = 1 și regula de fază poate fi scrisă ca: C = 3 - F Dacă F = 1, C = 2. Se spune ca sistemul bivariate;

Diagrama de fază a apei.
apă Condiția a fost studiată într-o gamă largă de temperaturi și presiuni. La presiuni ridicate, existența a cel puțin zece modificări cristaline de gheață. Cel mai studiat este de gheață I

Diagrama de fază a sulfului.
există sulf cristalin în două variante - ortorombică (SP) și monoclinice (SM). Prin urmare, este posibilă existența a patru faze: rombic, MO

Legea acțiunii de masă. Constanta de echilibru pentru reacțiile în fază gazoasă
Să presupunem că printre substanțele gazoase A1, A2 ... Ai, A'1, A'2 ... a'i de reacție chimică reversibilă are loc conform ecuației:

Ecuația izotermelor de reacție chimică
Să presupunem că, într-un amestec de gaze ideale, reacția chimică a ecuației Să presupunem că în momentul în care r

Noțiunea de afinitate chimică
Din faptul că unele substanțe reacționează unul cu celălalt rapid și ușor, alții cu dificultate, iar altele - nu răspund, există o presupunere cu privire la prezența sau absența unei anumite afinitate chimică

Folosind legea acțiunii maselor pentru amestecurile de echilibru de calcul a compoziției
Pentru a determina compoziția sistemului în echilibru constant, și în consecință, randamentul produsului (produs), trebuie să știe constanta de echilibru de reacție și compoziția amestecului inițial. structură

echilibru chimic Eterogene
Legea acțiunii de masă a fost dedus prin utilizarea ideală statelor de drept de gaz și se aplică în primul rând la amestecuri de gaze. Cu toate acestea, nici o modificare semnificativă poate fi aplicată semnificativ

Efectul temperaturii asupra echilibrului chimic. Ecuația reacției chimice izobară
Pentru a determina dependența de temperatură K0ot utilizați în formă diferențială Gibbs ecuația # 8209; Helmholtz (III, 41)

Le Chatelier Principiul lui # 8209; Brown
Derivat din starea de echilibru, sistemul revine la o stare de echilibru. Le Chatelier și Braun a exprimat principiul simplu care poate fi folosit pentru a prezice ordinea în care, de exemplu

Teorema de căldură Nernst
Direct și simplu calcul al schimbării energiei Gibbs, și, în consecință, constantele de echilibru ale reacțiilor chimice este simplă dacă cunoscută căldura de reacție chimică și valorile absolute ale

echilibru chimic în sistemele nedesavarsit
Legea acțiunii de masă (V, 5) se aplică, așa cum sa menționat deja, numai pentru gaze ideale (sau soluții ideale). Pentru astfel de sisteme, produsul echilibrului presiunilor parțiale relative ale reactantului

Dependența entalpia substanțelor și a efectelor termice ale reacțiilor chimice asupra presiunii
Atunci când se analizează dependența entalpia de presiunea folosim expresia bine cunoscută finaliza diferențială (III, 27): secțiunea dH = VDP + tds E