Cтраница 4
Для наглядности фазовые равновесия представляют в виде диаграмм. На рис. 16 схематически изображена такая диаграмма для самого простого случая - одно-компонентной системы уже рассматривавшегося вещества - воды. [46]
Специальные функции летучесть и активность введены Льюисом ( 1901 г.) для облегчения рассмотрения случаев, к которым не при-ложимы законы идеального газа и идеального раствора. Эти функции особенно полезны, когда имеют дело с растворами, а не с одно-компонентными системами. [47]
В неоднородной системе выражение для химического потенциала имеет вид [ i ( r) ( 6F / 8n ( r)) TtV. Здесь п ( г) - объемная плотность частиц рассматриваемого сорта в точке г. Для одно-компонентной системы частиц с массой т отсюда следует i ( r) m ( 6F / 6p ( r)) T) y, где р ( г) - плотность массы в системе. [48]
![]() |
Диаграмма температура - состав для трехфазной системы ( две жидкости и пар с верхней критической температурой растворения для двух жидких фаз. [49] |
Во многих случаях по мере возрастания температуры обе жидкие фазы приближаются друг к другу по составу и, наконец, становятся идентичными, а выше этой температуры существует только одна жидкая фаза. Температура и состав, при которых это происходит, определяют критическую точку, аналогичную той, при которой становятся идентичными жидкость и пар в одно-компонентной системе или в бинарной системе из полностью смешивающихся жидкостей. Такое поведение графически представлено на рис. 135, который показывает, каким образом состав всех трех сосуществующих фаз изменяется с температурой. Так как имеется только одна степень свободы, то ясно, что давление не является независимой переменной, но определенным образом изменяется с температурой. Смеси гексана и метилового спирта дают подобную же диаграмму, за исключением того, что состав паровой фазы является промежуточным между составами двух жидких фаз. [50]
Для защиты внутренней поверхности резервуаров от коррозии применяются также токопроводящие полиуретановые покрытия. Например, покрытие ПУ-1 ( ТУ 2226 - 011 - 16802026 - 97), разработанное НИЦ Поиск ( г. Уфа), получено на основе полиэфира Лапрол5003 - 2Б - 10 и представляет собой одно-компонентную систему, отверждаемую влагой воздуха. Время отверждения составляет 12 - 24 ч при температуре от - 20 до 50 С, толщина наносимого покрытия до 300 мкм. Покрытие ПУ-1 на металлической поверхности представляет собой прозрачную, тонкую, блестящую, очень эластичную пленку с высокой адгезией к металлу. Для придания специальных свойств в состав покрытия могут быть введены пигменты, порошки металлов ( например, алюминия или цинка), технический углерод, сажа, графит. [51]
Из этого соотношения следует, что число сосуществующих в равновесии фаз не может быть больше трех, так как число степеней свободы не может быть меньше нуля. В свою очередь число независимых переменных не может быть больше двух, так как число фаз не может быть меньше единицы. Поэтому для одно-компонентной системы зависимость между переменными выражается диаграммой на плоскости, а в качестве переменных выбирают температуру и давление ввиду того, что они более доступны непосредственному изменению. [52]
Это уравнение выражает правило фаз. Из него следует, что число фаз при равновесии в любой гетерогенной системе не может быть больше, чем / С 2, поскольку число степеней свободы С не может быть меньше нуля. Таким образом, максимальное число фаз в одно-компонентной системе равно 3, как это уже было показано на примере диаграммы состояния воды. Так как при Ф3 С0, то такую систему называют нонвариант-ной. Если число фаз уменьшается до двух, то С1, и система называется моновариантной. Наконец, при Ф 1 и С-2 система дивариантна. [53]
Критические состояния ранее были показаны на рис. 1.2 и 1.3. Уже по диаграммам можно видеть, что критическое состояние соответствует слиянию областей стабильного, метастабиль-ного и лабильного равновесий. Соответственно, при подсчете числа степеней свободы по правилу фаз критическую фазу следует считать троекратно. Тогда, и это в согласии с опытом, критическое состояние в одно-компонентной системе является нонвариантным ( критическая точка), в двухкомпонентной системе - моновариантным. Вообще, я-компонентная критическая фаза способна к п - 1 независимым изменениям, совместимым с критическим состоянием. [54]
Относительно давлений р и р нужно иметь в виду следующее. В однокомпонентных неоднородных системах равновесие возможно как при одинаковых давлениях на фазы, так и тогда, когда давления различны; различие давлений на фазы не является необходимым для равновесия. Это находится в связи с тем, что в однокомпонентных системах фазы отличаются или по агрегатному состоянию, или по кристаллической форме; агрегатные состояния двух фаз одно-компонентной системы не могут быть вполне одинаковыми. [55]
Измерения пространственных и временных корреляций согласуются со всей совокупностью теоретических предсказаний, которые получены главным образом с помощью классической теории. Экспериментальные исследования продвигаются довольно медленно, и детальное сравнение всех параметров с теорией до сих пор еще не проведено. Для этой работы требуется точность, сравнимая с точностью лучших данных по уравнению состояния. Для одно-компонентных систем типа аргона недостает еще эксперимента по рассеянию на малые углы Q, который позволил бы проверить предсказание Фишера о том, что в простых жидкостях показатель г отличен от нуля. [56]
При высоких температурах ( тысячи, десятки тысяч градусов и выше) газообразное вещество переходит в состояние плазмы, характеризующейся развитием в ней процессов ионизации, вплоть до полного разрушения электронной оболочки атомов. Если бы это было так, то переход вещества в плазменное состояние протекал бы до конца при постоянных ( равновесных) температуре и давлении согласно правилу фаз ( см. ниже гл. V, § 1) для одно-компонентных систем, чего не наблюдается в действительности. [57]
Гомогенная часть гетерогенной системы, отделенная от других частей поверхностью раздела, на которой скачком изменяются какие-либо свойства и соответствующие им параметры, называется фазой. Компоненты - это химически индивидуальные вещества, которые могут быть выделены из системы. Например, смесь разных газов является однофазной, но многокомпонентной системой. Смесь воды и льда является двухфазной, но одно-компонентной системой. Система с двумя компонентами называется бинарной или двойной, с тремя компонентами - тернарной или тройной. [58]
В теории зародышеобразования работа WK имеет определяющее значение. Он рассмотрен в общей форме Русановым [38] и состоит в том, что при малом объеме системы ( или при очень высокой частоте зародышеобразования) появление пузырьков ( капелек) изменяет состояние среды. Но даже при отсутствии фактической тесноты не исключена возможность локальных изменений температуры и давления, если соответствующие времена релаксации превышают время формирования зародыша. Рассмотрим одно-компонентную систему при постоянстве энтропии, объема и числа частиц. [59]