Основы химической физики. Простов В.Н. - 86 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

4.3. Фазовые переходы в однокомпонентной системе. Уравнение
КлапейронаКлаузиуса.
Если система содержит две фазы
Ф
1
и Ф
2
, состоящих из одного
вещества, то такая система при заданных Т и Р будет находиться в
равновесии при условии (4.1)
µ
Ф1
= µ
Ф2
.
Индекс, обозначающий вещество , опущен, так как фазы состоят из
одного вещества. В этом частном случае µ
i
= G
i,m
, т.е. химический
потенциал равен термодинамическому потенциалу одного моля чистого
вещества. Условие равновесия можно записать и так
G
Ф1,m
= G
Ф2,m
.
Изменим на бесконечно малую величину температуру и давление,
сохранив состояние равновесия. Тогда суммарное изменение
потенциала Гиббса будет равно нулю, т.е.
dG
Ф1,m
= dG
Ф2,m
.
При фазовых переходах в однокомпонентной системе состав не
меняется, поэтому
dG
Ф1,m
= V
Ф1
dP – S
Ф1
dT,
dG
Ф2,m
= V
Ф2
dP – S
ф2
dT.
Приравняв правые части в этих равенствах, получим
dP
dT
S
S
VV
S
V
ФФ
ФФ
=
=
21
21
.
(4.4)
В уравнении (4.4)
Sприрост энтропии при переходе одного моля
вещества из фазы Ф
1
в фазу Ф
2
при Р и Т = const. В этих условиях
G =
∆Η
T
⋅∆
S = 0 и, следовательно
S
Н
Н
Т
Н
Т
ФФ
=
=
21
,
где
∆Η
- молярная скрытая теплота фазового перехода,
проходящего при температуре
Т . Тогда окончательно получим
86
 4.3. Фазовые переходы в однокомпонентной системе. Уравнение
                    Клапейрона – Клаузиуса.

     Если система содержит две фазы Ф1 и Ф2 , состоящих из одного
вещества, то такая система при заданных Т и Р будет находиться в
равновесии при условии (4.1)

          µФ1 = µФ2.

Индекс, обозначающий вещество , опущен, так как фазы состоят из
одного вещества. В этом частном случае µi = Gi,m, т.е. химический
потенциал равен термодинамическому потенциалу одного моля чистого
вещества. Условие равновесия можно записать и так

          GФ1,m = GФ2,m .

 Изменим на бесконечно малую величину температуру и давление,
сохранив состояние равновесия. Тогда суммарное изменение
потенциала Гиббса будет равно нулю, т.е.

          dGФ1,m = dGФ2,m.

При фазовых переходах в однокомпонентной системе состав не
меняется, поэтому

          dGФ1,m = VФ1dP – SФ1dT,
          dGФ2,m = VФ2dP – Sф2dT.

Приравняв правые части в этих равенствах, получим

          dP SФ2 − SФ1 ∆S
            =         =   .                                 (4.4)
          dT VФ2 −VФ1 ∆V

В уравнении (4.4) ∆S – прирост энтропии при переходе одного моля
вещества из фазы Ф1 в фазу Ф2 при Р и Т = const. В этих условиях
∆G = ∆Η − T⋅∆S = 0 и, следовательно

                 НФ2 − НФ1 ∆Н
          ∆S =            =   ,
                     Т      Т

     где ∆Η - молярная скрытая теплота фазового перехода,
проходящего при температуре Т . Тогда окончательно получим


                                    86