Здавалка
Главная | Обратная связь

Фазові рівноваги і перетворення

До параметрів стану відносяться тиск , температура , склад та ін.

Набір термодинамічних змінних визначає функцію (функцію стану), яку називають термодинамічним потенціалом. Обчислен­ня часткових похідних від термодинамічного потенціалу по його аргументам дозволяє визначити всі інші термодинамічні величини. Цими функціями можуть бути: внутрішня енергія , ентальпія , енергія Гельмгольца та енергія Гіббса . Буквою позначена ентропія, а – число молів го компонента.

Якщо не враховувати дію електричного, магнітного, гравіта­ційного полів, то рівняння стану фази можна записати у вигляді:

, (1.1)

де – хімічний потенціал го компонента (дорівнює вільній енергії Гіббса одної молекули компонента даної системи).

При заданих і задачу можна досліджувати на мінімум вільної енергії Гельмгольца . В цьому випадку рівняння стану фази запишеться у вигляді:

. (1.2)

Рівновага в системі не порушиться під зовнішньою дією, якщо буде виконуватись правило фаз Гіббса, яке встановлює зв’язок між
числом фаз і компонент в системі через ступені вільності :

. (1.3)

Цифра “2” вказує на число зовнішніх факторів, що впливають на систему ( і ).

Під числом ступенів вільності (варіантністю) розуміють число параметрів стану, які можуть довільно змінюватись, не порушуючи фазової рівноваги при цьому.

В будь-якій системі число фаз не може перевищувати число компонентів більше, ніж на два: .

Якщо досліджують перетворення в системах без зміни тиску, то правило фаз Гіббса застосовується у вигляді:

. (1.4)

При порушенні умов фазової рівноваги проходять фазові перетворення (фазові переходи).

Фазові переходи першого роду супроводжуються виділенням (або поглинанням) енергії, яка називається скритою теплотою фазового перетворення. Вільна енергія в точці фазового пере­ходу змінюється плавно, а перші похідні від вільної енергії ( , , ) – стрибко­подібно.

Фазові переходи, при яких перші похідні функції стану міняються плавно, але наявні стрибки величин, які визначаються другими по­хідними характеристичних функцій, називаються переходами другого роду. До цих величин відносяться теплоємність , коефіцієнт ізотермічного стискування і коефі­цієнт термічного розширення .

Рис.1. Зміна теплоємності при фазових переходах першого роду (а) і другого роду (б).





©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.