Формула Клапейрона – Клаузиуса

Формула Клапейрона – Клаузиуса связывает температуру насыщения (температуру кипения) T _s с давлением насыщения p _s. Для нахождения этой зависимости используем равенство химических потенциалов жидкости и пара в равновесном влажном паре (6.7), которое мы запишем в дифференциальной форме

или в развёрнутом виде

Поскольку, как было показано, химический потенциал совпадает с удельной свободной энергией Гиббса , то, используя (5.7), получаем

откуда находим

Учтя определение удельной теплоты парообразования (6.13), получаем искомую зависимость, известную как формула Клапейрона – Клаузиуса

(6.14)

Так как , знак изменения температуры насыщения с изменением давления определяется разностью удельных объёмов жидкости и пара . Для всех известных веществ, включая воду, удельный объём в парообразном состоянии больше, чем в жидком, откуда следует, что температура кипения возрастает с увеличением давления. Ясно, что формула Клапейрона – Клаузиуса справедлива и для фазовых переходов " твёрдое тело (кристалл) – жидкость", тогда под r следует понимать удельную теплоту плавления, а под T _s – температуру плавления. Для некоторых веществ (вода, чугун, висмут) разность может принимать отрицательные значения, т.е. для них температура плавления уменьшается с увеличением давления.