Основы химической физики. Простов В.Н. - 91 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

4.5 Фазовый переход твёрдое теложидкость.
Плавлению соответствует мольная энтальпия плавления
Н
пл,m
.
Оно происходит при некоторой температуре
Т
пл
. Поэтому мольная
энтропия плавления равна
Н
пл,m
/Т
пл
и тогда уравнение Клапейрона
Клаузиуса можно записать в виде
dP
dT
H
TV
пл m
пл пл m
=
,
,
,
где
V
пл,m
изменение мольного объёма при плавлении.
Изменение энтальпии при плавлении положительно, изменение
мольного объёма тоже положительно (за некоторым исключением) и
всегда невелико. Поэтому наклон Р(Т) велик и для нормальных веществ
положителен. Для аномальных веществ, таких как вода, висмут, галлий
он отрицателен, так как отрицательна величина
V
пл,m
. Если
предположить, что
Η
пл
и V
пл
не зависят от температуры и давления,
то интегрирование последнего выражения даёт уравнение кривой для
равновесия твёрдое теложидкость:
РР
Н
V
T
T
пл
пл
=+
1
1
ln ,
(4.8)
где
Р
1
и Т
1
давление и температура в некоторой точке на этой
линии. Уравнение (4.8) может предсказать температуру плавления при
изменении давления.
4.6 Фазовый переход твёрдое телогаз.
В этом случае в качестве скрытой теплоты фазового перехода
выступает энтальпия сублимации
Н
субл
=
Н
пл
+
Н
исп
. Изменение
мольного объёма при сублимации можно представить в виде
VVVV
RT
P
субл газ тв газ
=− =.
Подставив эти значения в уравнение (4.5), получим
dP
d
T
H
RT
субл
(ln )
,=
2
91
          4.5 Фазовый переход твёрдое тело – жидкость.

     Плавлению соответствует мольная энтальпия плавления ∆Нпл,m.
Оно происходит при некоторой температуре Тпл. Поэтому мольная
энтропия плавления равна ∆Нпл,m/Тпл и тогда уравнение Клапейрона –
Клаузиуса можно записать в виде

          dP   ∆H пл, m
             =            ,
          dT Tпл ⋅∆Vпл, m

     где ∆Vпл,m – изменение мольного объёма при плавлении.
Изменение энтальпии при плавлении положительно, изменение
мольного объёма тоже положительно (за некоторым исключением) и
всегда невелико. Поэтому наклон Р(Т) велик и для нормальных веществ
положителен. Для аномальных веществ, таких как вода, висмут, галлий
он отрицателен, так как отрицательна величина ∆Vпл,m. Если
предположить, что ∆Ηпл и ∆Vпл не зависят от температуры и давления,
то интегрирование последнего выражения даёт уравнение кривой для
равновесия твёрдое тело – жидкость:

                     ∆Н пл T
          Р = Р1 +        ⋅ln ,                               (4.8)
                     ∆Vпл T1

     где Р1 и Т1 – давление и температура в некоторой точке на этой
линии. Уравнение (4.8) может предсказать температуру плавления при
изменении давления.

          4.6 Фазовый переход твёрдое тело – газ.

В этом случае в качестве скрытой теплоты фазового перехода
выступает энтальпия сублимации ∆Нсубл = ∆Нпл + ∆Нисп. Изменение
мольного объёма при сублимации можно представить в виде

                                       RT
          ∆Vсубл =Vгаз −Vтв ≅ Vгаз =      .
                                        P
Подставив эти значения в уравнение (4.5), получим

          d (ln P) ∆Hсубл
                  =       ,
             dT     RT 2

                                       91