Правило фаз Гиббса

УСЛОВИЯ ФАЗОВОГО РАВНОВЕСИЯ

ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ

ФАЗОВЫЕ РАВНОВЕСИЯ

ФАЗА (Ф) - совокупность всех однородных частей системы, имеющих одинаковый химический состав, одинаковые физические свойства и физические границы, отделяющие их от других частей системы.

СОСТАВЛЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА СИСТЕМЫ - это индивидуальные химические вещества, которые могут быть выделены из системы и могут существовать вне ее самостоятельно.

КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМЫ (К) - индивидуальные вещества, наименьшее число которых необходимо и достаточно для образования всех возможных фаз системы, находящейся в равновесном состоянии. Следовательно, компоненты - это независимые составляющие вещества системы.

Число компонентов равняется числу составляющих веществ минус число уравнений, связывающих эти концентрации при равновесии.

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ СТЕПЕНЬ СВОБОДЫ (С) - показывает число независимых термодинамических параметров системы, находящейся в равновесии, изменение которых в определенных пределах не вызывает исчезновения одних и появления других фаз.

ФАЗОВОЕ РАВНОВЕСИЕ - равновесие в гетерогенной системе, состоящей из двух или большего числа фаз, и характеризующейся равенством скоростей перехода вещества из одной фазы в другую для любой пары фаз.

Sm_i dn_i = 0

m_I^(a) = m_I^(b)

Условие самопроизвольного перехода компонента из фазы a в фазу b.

mi^{(a) >} mi^(a)

Поскольку m_i = m_i ⁰ + RT ln P _i

P_i ^{(a) =} P_i ^(b)

f_i ^{(a) =} f_i ^(b)

Рассмотрим равновесную термодинамическую систему, состоящую из Ф фаз, каждая из которых содержит К компонентов. Примем в качестве параметров, определяющих состояние системы, температуру, давление и концентрацию компонентов и оценим общее число этих параметров. Число параметров одинаковых во всех фазах равно 2 - (Т и Р).Если концентрации компонентов выражены в мольных долях, то для характеристики состава одной фазы достаточно знать (К - 1) концентраций.

Для характеристики состава всех фаз необходимо знать Ф(К - 1) концентраций. Тогда общее число параметров, определяющих состояние системы, будет равно Ф(К - 1) + 2.

Число уравнений, связывающих концентрации компонентов, можно определить из равенства химических потенциалов каждого компонента

во всех фазах.

m₁¹ = m₁² = m₁³ =.........= m₁^ф

m₂¹ = m₂² = m₂³ =.........= m₂^ф

............................................ К

m_к¹ = m_к² = m_к³ =........= m_к^ф

________________________________

Ф - 1

Число уравнений, связывающих концентрации всех компонентов равно К(Ф - 1).

Число независимых параметров системы, т. е. число термодинамических степеней свободы равно разности между общим числом параметров, определяющих состояние системы и числом уравнений, связывающих эти параметры.

С = Ф(К - 1) + 2 - К(Ф - 1)

С = К + 2 – Ф

Правило фаз - в равновесной термодинамической системе, на которую из внешних факторов оказывают влияние только температура и давление, число термодинамических степеней свободы равно числу компонентов минус число фаз плюс два.

Дата добавления: 2014-01-07