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

47878. Економічна історія 258.56 KB
  Критерії періодизації курсу Економічна історія історія народного господарства важлива гуманітарна дисципліна складова частина вищої економічної освіти. До історії господарства професіоналекономіст звертається усвідомлюючи це чи ні буквально на кожному кроці. Адже вся технікоорганізаційна динаміка даного господарства має історичний характер; при порівнянні показників різних періодів по суті простежується історикоекономічний процес формування і розвитку виробництва. Вона забезпечує тісний звязок історичних знань з економікою...
47880. Загальна патологія 135.5 KB
  Павлова про розвиток хвороби та його основні положення. Наука яка вивчає закономірності виникнення розвитку і кінця хвороби або іншими словами вивчає життєдіяльність хворого організму називається патологічною фізіологією. Перша частина нозологія або загальне вчення про хвороби. При аналізі хвороби виникає два запитання: чому виникла хвороба і як вона розвивається.
47881. Судова, правоохоронна та правозахисна діяльність 271 KB
  Поняття правоохоронного органу та правоохоронної діяльності Поняття правоохоронного органу. Під правоохоронним органом розуміють державну установу або державну юридичну особу яка діє в системі органів влади й виконує на основі закону державні функції владні організаційнорозпорядчі контрольноперевірочні тощо в різних сферах внутрішньої та зовнішньої діяльності Української держави. За законом до правоохоронного органу належить такий державний орган предмет діяльності якого законодавче зафіксовано як його завдання або функції саме...
47882. ГОСПОДАРСЬКІ РІШЕННЯ У РІЗНИХ СФЕРАХ ПІДПРИЄМНИЦЬКОЇ ДІЯЛЬНОСТІ 814 KB
  Сутнісна характеристика господарських рішень План: Господарські рішення та їх види Способи формалізації та реалізації господарських рішень Якість і ефективність господарських рішень Доповідь: Особливості управління ризиками господарської діяльності Л1Ст. ГОСПОДАРСЬКІ РІШЕННЯ ТА ЇХ ВИДИ Від прийняття господарських рішень їх якості раціональності й обґрунтованості в багатьох випадках залежать реальні можливості досягнення цілей організації її ефективна діяльність....
47884. Субєкти правової роботи на підприємствах, в установах, організаціях 266.5 KB
  Правова робота в нових ринкових нестабільних відносинах стає невід'ємною виробничою частиною діяльності юридичних осіб незалежно від форм власності і господарювання
47885. Методологія наукового пізнання та журналістика 149.5 KB
  Специфіка обєкта пізнання в журналістиці. Схеми пізнання обєкта. Специфіка обєкта пізнання в журналістиці. Схеми пізнання обєкта.
47886. Барокко. Архітектура. Скульптура. Живопис 519 KB
  Мета завдання лекції Метою викладання теоретичного курсу є знайомство з основними теоретичними поняттями мистецтвознавства особливостями історичних етапів світової образотворчості декоративноужиткового мистецтва та архітектури памятками світової культури допоможе студентам оволодіти належним рівнем методичної готовності до професійної діяльності виховати високий рівень художньоестетичного смаку креативний підхід у поєднанні традицій та новацій у професійній діяльності. засвоєння історії образотворчого декоративноужиткового...