74799

Диаграмма фазовых состояний. Тройная точка

Доклад

Физика

Если система является однокомпонентной, т. е. состоящей из химически однородного вещества или его соединения, то понятие фазы совпадает с понятием агрегатного состояния. одно и то же вещество в зависимости от соотношения между удвоенной средней энергией, приходящейся на одну степень...

Русский

2015-01-05

60 KB

1 чел.

39.Диаграмма фазовых состояний. Тройная точка

Если система является однокомпонентной, т. е. состоящей из химически однородного вещества или его соединения, то понятие фазы совпадает с понятием агрегатного состояния. одно и то же вещество в зависимости от соотношения между удвоенной средней энергией, приходящейся на одну степень свободы хаотического (теплового) движения молекул, и наименьшей потенциальной энергией взаимодействия молекул может находиться в одном из трех агрегатных состояний: твердом, жидком или газообразном. Это соотношение, в свою очередь, определяется внешними условиями — температурой и давлением. Следовательно, фазовые превращения также определяются изменениями температуры и давления.

Для наглядного изображения фазовых превращений используется диаграмма состояния (рис. 115), на которой в координатах р,Т задается зависимость между температурой фазового перехода и давлением в виде кривых испарения (КИ), плавления (КП) и сублимации (КС), разделяющих поле диаграммы на три области, соответствующие условиям существования твердой (ТТ), жидкой (Ж) и газообразной (Г) фаз. Кривые на диаграмме называются кривыми фазового равновесия, каждая точка на них соответствует условиям равновесия двух сосуществующих фаз: КП — твердого тела и жидкости, КИ—жидкости и газа, КС—твердого тела и газа.

Точка, в которой пересекаются эти кривые и которая, следовательно, определяет условия (температуру Ттр и соответствующее ей равновесное давление ртр) одновременного равновесного сосуществования трех фаз вещества, называется тройной точкой. Каждое вещество имеет только одну тройную точку. Тройная точка воды соответствует температуре 273,16 К (или температуре 0,01°С по шкале Цельсия) и является основной реперной точкой для построения термодинамической температурной шкалы.

Термодинамика дает метод расчета кривой равновесия двух фаз одного и того же вещества. Согласно уравнению Клапейрона — Клаузиуса, производная от равновесного давления по температуре равна

(76.1)

где L теплота фазового перехода, (V2V1) изменение объема вещества при переходе его из первой фазы во вторую, Т— температура перехода (процесс изотермический).

Уравнение Клапейрона — Клаузиуса позволяет определить наклоны кривых равновесия. Поскольку L и Т положительны, наклон задается знаком V2V1 . При испарении жидкостей и сублимации твердых тел объем вещества всегда возрастает, поэтому, согласно (76.1), dp/dT>0; следовательно, в этих процессах повышение температуры приводит к увеличению давления, и наоборот. При плавлении большинства веществ объем, как правило, возрастает, т. е. dp/dT>0; следовательно, увеличение давления приводит к повышению температуры плавления (сплошная КП на рис. 115). Для некоторых же веществ (Н2О, Ge, чугун и др.) объем жидкой фазы меньше объема твердой фазы, т. е. dp/dT<0; следовательно, увеличение давления сопровождается понижением температуры плавления (штриховая линия на рис. 115).

Диаграмма состояния, строящаяся на основе экспериментальных данных, позволяет судить, в каком состоянии находится данное вещество при определенных р и Т, а также какие фазовые переходы будут происходить при том или ином процессе. Например, при условиях, соответствующих точке 1 (рис. 116), вещество находится в твердом состоянии, точке 2 — в газообразном, а точке 3 — одновременно в жидком и газообразном состояниях. Допустим, что вещество в твердом состоянии, соответствующем точке 4, подвергается изобарному нагреванию, изображенному на диаграмме состояния горизонтальной штриховой прямой 4—5—6. Из рисунка видно, что при температуре, соответствующей точке 5, вещество плавится, при более высокой температуре, соответствующей точке 6, — начинает превращаться в газ. Если же вещество находится в твердом состоянии, соответствующем точке 7, то при изобарном нагревании (штриховая прямая 7—8) кристалл превращается в газ минуя жидкую фазу. Если вещество находится в состоянии, соответствующем точке 9, то при изотермическом сжатии (штриховая прямая 9—10) оно пройдет следующие три состояния: газ — жидкость — кристаллическое состояние.

На диаграмме состояний (см. рис. 115 и 116) видно, что кривая испарения заканчивается в критической точке К. Поэтому возможен непрерывный переход вещества из жидкого состояния в газообразное и обратно в обход критической точки, без пересечения кривой испарения (переход 11—12 на рис. 116), т. е. такой переход, который не сопровождается фазовыми превращениями. Это возможно благодаря тому, что различие между газом и жидкостью является чисто количественным (оба эти состояния, например, являются изотропными). Переход же кристаллического состояния (характеризуется анизотропией) в жидкое или газообразное может быть только скачкообразным (в результате фазового перехода), поэтому кривые плавления и сублимации не могут обрываться, как это имеет место для кривой испарения в критической точке. Кривая плавления уходит в бесконечность, а кривая сублимации идет в точку, где p=0 и T=0 К.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

33448. ПОТОК РЕАЛЬНЫХ ДЕНЕГ 22.24 KB
  Входящие в расчет потоки реальных денег при этом исчисляются по всем видам деятельности участника с учетом условий предоставления и погашения займов. Поток реальных денег от инвестиционной деятельности складывается из различных видов доходов приток и затрат отток распределенных по периодам осуществления инвестиционного проекта шагам расчета которые включают:1. всего инвестиций 56 Поток реальных денег от операционной деятельности включает в себя виды потоков и затрат распределенных по периодам осуществления инвестиционного проекта...
33449. Риск в предпринимательстве 22.74 KB
  Риск в предпринимательстве выполняет ряд созидательных функций: регулятивную функцию состоящую в том что рискованные решения предполагают активную деятельность поиск новаторских идей творческий подход; инновационную функцию поскольку риск предпринимателя ориентирован на осуществление нововведений позволяющих преодолевать неопределенности; аналитическую функцию так как принятие решений в ситуации риска сопровождается разработкой ряда альтернатив и отбором предпочтительного варианта рассчитанного на достижение успеха при допустимом...
33450. Прибыль — разница между доходами (выручки от реализации товаров и услуг) и затратами на производство или приобретение и сбыт этих товаров и услуг 23.09 KB
  Прибыль предприятия является важнейшей экономической категорией и основной целью деятельности любой коммерческой организации. Как экономическая категория прибыль отражает чистый доход созданный в сфере материального производства. Прибыль является показателем наиболее полно отражающим эффективность производства. Это обусловлено тем что акционерные арендные частные предприятия и предприятия других форм собственности получив финансовую самостоятельность и независимость вправе решать на какие цели и в каких размерах направлять прибыль...
33451. Виды операционных потоков наличности 21.41 KB
  Наличная продажа; 2. Продажа активов. Продажа ценных бумаг3.
33452. Прибыль предприятия, как экономическая категория 22.73 KB
  Суммарные доходы в зависимости от их характера условий получения и направлений деятельности предприятия подразделяются на доходы от обычных видов деятельности; операционные доходы; внереализационные доходы; чрезвычайные доходы. Суммарные расходы в зависимости от их характера условий осуществления и направлений деятельности предприятия делятся на расходы по обычным видам деятельности; операционные расходы; внереализационные расходы; чрезвычайные расходы. На предприятиях прибыль формируется как сумма финансовых результатов по всем видам...
33453. Рентабельность 25.07 KB
  Рентабельность комплексно отражает степень эффективности использования материальных трудовых и денежных ресурсов а также природных богатств. Показатели рентабельности часто выражают в процентах Рентабельность продукции; основных; продаж; персонала; Коэффициент базовой прибыльности; активов; собственного капитала; инвестированного перманентного капитала; примененного капитала ROCE; суммарных активов ROT; активов бизнеса ROB; чистых активов; производства; наценки; Различают три вида рентабельности: производства; продукции ; ...
33454. Себестоимость 23.74 KB
  Более полное определение себестоимости: Себестоимость это стоимостная оценка используемых в процессе производства продукции работ услуг природных ресурсов сырья материалов топлива энергии основных фондов трудовых ресурсов и других затрат на ее производство и реализацию В экономической науке и для прикладных задач выделяется несколько типов себестоимости:1 Полная себестоимость средняя соотношение полных издержек к объему производства;2 Предельная себестоимость это себестоимость каждой последующей произведенной единицы...
33455. Собственный капитал 22.64 KB
  Собственный капитал состоит из следующих статей: уставного капитала ; нераспредёленной прибыли заработанной предприятием в результате эффективной деятельности и остающуюся в его распоряжении; добавочного капитала ; резервного капитала резервного фонда создающегося из чистой прибыли; фонд потребления. Структура основного капитала – это доля каждой из групп в их общей стоимости. Не все группы основного капитала играют в процессе производства одинаковую роль. Активная часть основного капитала является ведущей и служит базой в оценке...
33456. Движение денежных средств внутри предприятия 22.09 KB
  Это движение денежных средств функционирующего предприятия во времени представляет собой непрерывный процесс и определяется понятием денежный поток . Денежный поток предприятия представляет собой совокупность распределенных во времени поступлений и выплат денежных средств генерируемых его хозяйственной деятельностью. Концепция денежного потока предприятия как самостоятельного объекта финансового управления еще не получила достаточного отражения не только в отечественной но и в зарубежной литературе по вопросам финансового менеджмента.