Многокомпонентные системы. Фазовые равновесия. Цыренова С.Б - 11 стр.

UptoLike

Рубрика: 

Сера может существовать в виде жидкости S
ж
, газа
S
г
и двух твердых модификаций : ромбической S
ромб
и
моноклинной S
мон
.Плоская диаграмма состояния серы
приведена на рис.6 Прил. 1.
Линии ab, bc, ck, bd, cd, dе соответствуют
устойчивым двухфазным равновесиям :
ab - S
ромб
S
г
.
bc - S
мон
S
г
.
сk - S
ж
S
г
.
bd - S
ромб
S
мон
.
cd - S
мон
S
ж
.
de - S
ромб
S
ж
.
Точки b,c,d – тройные. Они описывают устойчивые
равновесия в трехфазных системах и имеют координаты :
точка b – S
ромб
S
мон
S
г
–(Т=368,65 К, Р=0,496 Па).
точка c – S
мон
S
ж
S
г
–(Т=392,45 К, Р=3,346 Па).
точка d – S
ромб
S
мон
S
ж
–(Т=424,15 К, Р=1,305
.
10
8.,
Па).
Линии bO, cO, dO соответствуют метастабильным
двухфазным равновесиям
bO – S
ромб (перегр)
S
г
(пересыщенная относительно S
мон
).
сО – S
ж (переохл)
S
г
(пересыщенная относительно S
мон
)
dO – S
ромб (перегр)
S
ж
(переохлажденная)
Области, ограниченные линиями bc, bd, cd, bO, cO,
dO представляют собой области однофазной
двухвариантной системы : bOd – перегретой S
ромб
, сОd –
переохлажденной S
ж
, bOc – S
г
, пересыщенной
относительно S
мон
.
Точка Отройная точка. На диаграмме она
характеризует неустойчивое метастабильное трехфазное
равновесие:
S
ромб (перегр)
S
ж (переохл)
S
г
(пересыщенная относительно
S
мон
).Параметры тройной точки: Т=385,95 К , Р=2,67 Па.
Метастабильное состояние характерно тем, что ни
одна из трех фаз не стремится перейти в другую. Но при
длительной выдержке или при внесении кристаллов
моноклинной серы все три фазы переходят в моноклинную
серу, поскольку только эта модификация является
термодинамически устойчивой при условиях, отвечающих
тройной точке О.
Если быстро нагревать S
ромб
, то она не успевает
перейти в S
мон
. Происходит перегрев выше температуры
фазового перехода, т.к. переход из одной кристаллической
модификации в другую происходит не так легко как
плавление. Для того чтобы произошла перестройка
кристаллической решетки перегретой модификации
необходимо определенное время. Если нагреть
кристаллическое вещество до температуры плавления, то
перегретую форму получить не удается, т.к. дальнейшее
подведение теплоты повлечет немедленное разрушение
кристаллической решетки.
Линия ООпоказывает, что жидкую серу можно
переохладить до температуры более низкой, чем
температура метастабильной трехфазной системы (точка О).
Она соответствует метастабильному двухфазному
равновесию:
S
ж (переохл)
S
г
(пересыщенная относительно S
мон
и S
ромб
).
Линия bb’ соответствует двухфазному
метастабильному состоянию:
S
мон (переохл)
S
г
(пересыщенная относительно S
ромб
).
2.4.Контрольные вопросы.
1. Какая система называется однокомпонентной?
Дайте анализ этой системы.
2. Напишите правило фаз Гиббса для
однокомпонентной системы, проведите его анализ
3. Поясните понятие стабильной и
метастабильной фаз.
                                                              длительной выдержке или при внесении кристаллов
         Сера может существовать в виде жидкости Sж , газа    моноклинной серы все три фазы переходят в моноклинную
Sг и двух твердых модификаций : ромбической Sромб и           серу, поскольку только эта модификация является
моноклинной Sмон .Плоская диаграмма состояния серы            термодинамически устойчивой при условиях, отвечающих
приведена на рис.6 Прил. 1.                                   тройной точке О.
         Линии ab, bc, ck, bd, cd, dе соответствуют                    Если быстро нагревать Sромб , то она не успевает
устойчивым двухфазным равновесиям :                           перейти в Sмон . Происходит перегрев выше температуры
         ab - Sромб ↔ Sг .                                    фазового перехода, т.к. переход из одной кристаллической
         bc - Sмон ↔Sг .                                      модификации в другую происходит не так легко как
         сk - Sж↔ Sг .                                        плавление. Для того чтобы произошла перестройка
         bd - Sромб↔Sмон .                                    кристаллической решетки перегретой модификации
         cd - Sмон↔ Sж .                                      необходимо определенное время. Если нагреть
         de - Sромб ↔Sж .                                     кристаллическое вещество до температуры плавления, то
         Точки b,c,d – тройные. Они описывают устойчивые      перегретую форму получить не удается, т.к. дальнейшее
равновесия в трехфазных системах и имеют координаты :         подведение теплоты повлечет немедленное разрушение
точка b – Sромб↔ Sмон↔ Sг –(Т=368,65 К, Р=0,496 Па).          кристаллической решетки.
точка c – Sмон ↔ Sж ↔ Sг –(Т=392,45 К, Р=3,346 Па).                    Линия ОО’ показывает, что жидкую серу можно
точка d – Sромб↔Sмон↔Sж–(Т=424,15 К, Р=1,305.108.,Па).        переохладить до температуры более низкой, чем
         Линии bO, cO, dO соответствуют метастабильным        температура метастабильной трехфазной системы (точка О).
двухфазным равновесиям                                        Она соответствует метастабильному двухфазному
bO – Sромб (перегр) ↔Sг (пересыщенная относительно Sмон ).    равновесию:
сО – Sж (переохл) ↔Sг (пересыщенная относительно Sмон)        Sж (переохл) ↔Sг (пересыщенная относительно Sмон и Sромб ).
dO – Sромб (перегр) ↔Sж (переохлажденная)                              Линия bb’ соответствует двухфазному
         Области, ограниченные линиями bc, bd, cd, bO, cO,    метастабильному состоянию:
dO представляют собой области однофазной                      Sмон (переохл) ↔Sг (пересыщенная относительно Sромб ).
двухвариантной системы : bOd – перегретой Sромб, сОd –
переохлажденной Sж, bOc – Sг, пересыщенной                                       2.4.Контрольные вопросы.
относительно Sмон.
         Точка О – тройная точка. На диаграмме она                  1.     Какая система называется однокомпонентной?
характеризует неустойчивое метастабильное трехфазное          Дайте анализ этой системы.
равновесие:                                                         2.     Напишите правило фаз Гиббса для
Sромб (перегр) ↔Sж (переохл) ↔Sг (пересыщенная относительно   однокомпонентной системы, проведите его анализ
Sмон ).Параметры тройной точки: Т=385,95 К , Р=2,67 Па.             3.     Поясните понятие стабильной и
         Метастабильное состояние характерно тем, что ни      метастабильной фаз.
одна из трех фаз не стремится перейти в другую. Но при