Главная | Обратная связь

Потрійна точка. Діаграма стану

Візьмемо речовину у вигляді рідини і яка знаходиться у рівновазі насиченої пари і , не змінюючи об’єму, віднімати від неї тепло. Цей процес буде супроводжуватися зниженням температури речовини і відповідно зменшенням тиску. Тому точка, яка зображує стан речовини на діаграмі (p,T), переміщується вниз по кривій випаровування. Це продовжується до тих пір, поки не досягнеться температура кристалізації речовини, яка відповідає рівноважному значенню тиску. Позначимо цю температуру . Весь час, поки йде процес кристалізації, температура і тиск залишаються незмінними. Тепло, що відводиться при цьому, представляє собою тепло, що виділяються при кристалізації.

Температура і відповідний їй рівноважний тиск - єдині значення температури і тиску, при яких можуть знаходитись в рівновази три фази рідини: тверда, рідка і газоподібна. Відповідна точка на діаграмі (p,T) називається потрійною точкою. Таким чином, потрійна точка визначає умови, за яких млжуть знаходитись в рівновазі одночасно три фази речовини.

По закінченню процесу кристалізації, в рівновазі будуть тверда і газоподібна фази. Якщо продовжувати забирати тепло від речовини, то температура знову почне знижуватись. Відповідно зменшиться тиск пари, що знаходиться в рівновазі з кристалічною фазою. Точка, що зображує стан речовини, переміщується вниз по кривій сублімації.

Температура потрійної точки є температура, при якій плавиться речовина, знаходячись під писком, що дорівнює . При інших тисках температура тлавлення буде іншою. Зв’язок між тиском і температурою плавлення зобразиться кривою плавлення, що починається в потрійній точці.

Криві плавлення, випаровування і сублімації розбивають координатну площину на три області. Зліва від кривих плавлення і сублімації – область твердої фази, між кривими плавлення і випаровування – область рідких станів, зправа від кривих сублімації і випаровування – область газоподібних станів речовини.

Будь-яка точка в одній з цих областей зображує відповідний однофазний стан речовини (рівноважний). Будь-яка точка, що лежить на одній з кривих, зображує стан рівноваги двох відповідних фаз речовини. Потрійна точка зображує рівновагу всіх трьох фаз. Таким чином, кожна точка на діаграмі зображує певний стан речовини, тому її називають діаграмою стану.

Якщо речовина має кілька кристалічних модифікацій, діаграма стану має складніший характер.

 

Термодинамічний потенціал. Теорема Нернста

 

1. Внутрішня енергія

2. Енергія Гальм-Гольца

3. Ентальпія

4. Потенціал Гіббса

5. Теорема Нернста. Третій закон термодинаміки.

 

Внутрішня енергія

Термодинамічні потенціали – визначені функції об’єму, тиску і температури, ентропії та інших макропараметрів, що характеризують стан термодинамічної системи. В кожній комбінації незалежному параметру відповідає свій термодинамічний потенціал. Зміни потенціалу, що відбуваються в ході процесів, визначають роботу, що здійснює тіло, або отриману системою теплоту, або вказує напрям даного процесу. При розгляденні термодинамічного потенціалу, використовують рівняння першого закону термодинаміки у вигляді рівняння:

Так як термодинамічний потенціал є функцією стану системи, то приріст будь-якого потенціалу дорівнює повному диференціалу функції. Повний диференціал функції f(x;y) змінних x і y визначається виразом:

(1)

Тому якщо в ході перетворень для приросту величини f отримуємо вираз, що має вигляд:

df=x(A;B)dA +y(A;B)dB (2)

то можна стверджувати, що величина f - функція змінних А і В, причому функції x(A;B), y(A;B) – частинні похідні функції f(A;B). Тоді:

(3)

З першого закону термодинаміки для обернених процесів, зміна внутрішньої енергії dU=TdS-pdV згідно з рівнянням (2) і (3), знаходимо:

(4)

Співставляючи (4) і (2), бачимо, що в якості так-званих природних змінних внутрішньої енергії виступають змінні ентронії і об’єму. При відсутності теплообміну з зовнішнім середовищем:

і робота дорівнює зменшенню внутрішньої енергії тіла:

(5)

Формула (5) справедлива як при обернених, так і при необернених процесах. При V=const

Об’мна теплоємність:

(6)