Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Число степеней свободы равновесной системы равно числу независимых компонентов плюс число внешних параметров, влияющих на состояние системы, минус число фаз в системе.
|
|
Лекция №10. Правило фаз Гиббса. Основные элементы диаграмм состояния.
Независимые параметры равновесной системы, изменение которых (в определенных их пределах) не вызывает нарушения фазового равновесия (т.е. не приводит к изменению природы и числа существующих в системе фаз), называются термодинамическими степенями свободы.
Число степеней свободы равновесной системы характеризует ее вариантность, в зависимости от которой система может находиться в инвариантном f =0, моновариантном f =1, дивариантном f =2 и т.д. состояниях. В инвариантном состоянии все параметры системы (например, температура, давление, концентрация) фиксированы, и ни один из них не может изменяться без нарушения равновесия, т.е. без исчезновения старых и появления новых фаз. Моновариантное состояние системы означает, что в некоторых пределах можно произвольно изменять один параметр (все другие параметры в соответствии с этим будут принимать строго определенные значения) без изменения числа и природы фаз; при дивариантном состоянии системы можно изменять два параметра и т.д.
Условия равновесия в гетерогенных системах определяется правилом фаз Гиббса, которое устанавливает соотношение между числом степеней свободы f, числом независимых компонентов K и числом фаз для систем P, находящихся в термодинамическом равновесии.
Математическим выражением правила фаз выражается следующим уравнением: 
Число степеней свободы равновесной системы равно числу независимых компонентов плюс число внешних параметров, влияющих на состояние системы, минус число фаз в системе.
Конкретный вид уравнения правила фаз зависит от числа т, т.е. от числа внешних переменных параметров, определяющих состояние системы. Если в качестве таких параметров выступают температура и давление, то т = 2 и уравнение правила фаз принимает вид 
.
Для конденсированных систем давление очень часто может приниматься постоянным, не влияющим на состояние системы. Это справедливо для систем силикатных и других тугоплавких соединений, обладающих весьма незначительной упругостью пара. При этом в качестве внешнего параметра будет выступать только температура и число т будет равно 1.
Термодинамическая диаграмма представляет собой диаграмму, на которой по осям координат откладывают значения термодинамических параметров или функций состояния. Если в качестве свойства выбирается температура фазовых превращений, то получаемый геометрический образ называется диаграммой состояния или фазовой диаграммой.
Диаграмма состояния представляет собой графическое изображение всех возможных в данной системе равновесных состояний, соответствующих данному соотношению ее параметров. Особенность диаграмм состояния заключается в том, что любая точка на диаграмме имеет строгий физико-химический смысл, так как характеризует определенное состояние вещества и численные значения параметров этого состояния и называется фигуративной точкой.
Эти диаграммы позволяют решать целый ряд сложных и важных практических и теоретических проблем, связанных с получением разнообразных веществ с различным сочетанием свойств.