КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Правило фаз Гиббса
При взаимодействии фаз системы происходит обмен веществом и энергией; такой массо- и теплообмен идет через поверхность раздела фаз, стремясь достигнуть состояния равновесия, при котором скорость перехода из одной фазы в другую уравновесится скоростью перехода в противоположном направлении. Система, достигнув состояния равновесия, может далее существовать как угодно долго без каких-либо видимых качественных и количественных изменений. Это значит, что при наличии равновесия контактирующие фазы по истечении любого отрезка времени будут существовать, а их составы останутся неизменными. Условием, необходимым для обеспечения равновесия системы, является постоянство температуры и давления во всех частях системы; неравенство температуры или давления приведет к теплообмену и массообмену в системе и к нарушению состояния равновесия. Другим важным условием состояния равновесия является сосуществование фаз, т. е. их контакт; поэтому в равновесной системе всегда имеется поверхность раздела фаз. Только в результате контакта фаз, осуществленного на поверхности их раздела, система может прийти в состояние равновесия. Если по тем или иным причинам равновесие нарушится, система будет вновь стремиться прийти к равновесному состоянию. Таким образом, в системе, находящейся в равновесии, не происходит никакого процесса, требующего для своего осуществления тепло- и массообмена, и, следовательно, для того чтобы процесс протекал, необходимо нарушить равновесие. В частности, процесс перегонки и ректификации будет протекать только в том случае, если между сосуществующими паровой и жидкой фазами не будет состояния равновесия, что может быть достигнуто внешним воздействием на систему путем изменения хотя бы одного параметра, характеризующего состояние равновесия: температуры, давления или состава фаз.
Состояние равновесия подчиняется правилу фаз Гиббса. Математически правило фаз имеет вид: Ф + С = К + 2, где С — число степеней свободы или число независимых переменных, значения которых можно произвольно менять без нарушения числа или вида (состава) фаз в системе (к ним относятся температура, давление и концентрация компонентов); К — число компонентов; Ф — число фаз. Правило фаз указывает число параметров, которое можно менять произвольно при расчёте равновесия в процессах массообмена. Для однокомпонентной системы, находящейся в паровой и жидкой фазах, число степеней свободы С = 1+ 2 - 2 = 1, т. е. из возможных независимых переменных — температуры, давления, характеризующих состояние равновесия этой системы, произвольно может быть выбран только один параметр. Для такой системы концентрация не является определяющим параметром, так как обе фазы системы состоят только из одного компонента. Для двухкомпонентной системы, состоящей из паровой и одной жидкой фаз, параметрами, характеризующими ее состояние, являются температура, давление и концентрация компонентов. Следовательно, определяющими в этой системе являются уже четыре переменные величины. В соответствии с правилом фаз в этом случае произвольно могут быть выбраны две переменные величины: С = 2 + 2 - 2 = 2. Так, достаточно задаться или произвольно выбрать температуру и давление системы, чтобы тем самым определить концентрацию компонентов в равновесных паровой и жидкой фазах. В случае процесса, в котором каждая из двух взаимодействующих фаз содержит, помимо распределяемого компонента, инертный компонент – носитель, т.е. число компонентов равно трём и С = 3 + 2 - 3 = 3 – можно произвольно менять давление, температуру и концентрацию одной из фаз по распределяемому компоненту. Обозначим концентрацию распределяемого компонента в 1-ой фазе через хА, во 2-ой – через уА. При Р = const и t = const некоторой концентрации одной из фаз хА соответствует строго определённая концентрация другой фазы уА.
Дата добавления: 2014-12-16; Просмотров: 549; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |