ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Процессы перехода чистых веществ из одного агрегатного состояния в
другое (плавление, испарение, кипение, переход из одной аллотропной
модификации в другую) не сопровождаются химическим превращением: они
характеризуются тем, что для каждого давления имеется своя температура
(точка перехода), при которой обе фазы находятся друг с другом в
термодинамическом равновесии. Эта температура называется
температурой
плавления, кипения, аллотропного перехода и т.д.
Температура перехода чистых веществ (не растворов) зависит от давления.
На неё не влияют ни условия опыта, ни количество обеих фаз. Таким образом,
для точки перехода
T = f(p),
или, что то же самое,
p = f(T).
Общая форма зависимости между давлением и температурой равновесно
сосуществующих
фаз однокомпонентной системы была найдена Клайпероном
(1834г.) и позже более строго обоснована Клаузиусом (1850г.).
Выведем эту зависимость. Термодинамический потенциал
G = U – TS + PV
есть однозначная функция состояния, убыль которой в равновесных процессах
при P, T = const равна максимальной полезной работе, ∆G = –A
’
max
. В процессах
фазового равновесия полезная работа равна нулю и ∆G = –A
’
max
= 0.
Рассмотрим равновесие двух фаз, например, жидкой и газообразной.
Равновесно переведем 1 моль вещества из жидкого состояния в газообразное
при P, T = const.
G
2
– G
1
= 0
где G
2
– термодинамический потенциал 1 моля пара,
G
1
– термодинамический потенциал 1 моля жидкости.
Рассмотрим бесконечно малое изменение параметров P и Т. Очевидно, что
в этом состоянии
(G
2
+ dG
2
) – (G
1
+ dG
1
) = 0
Откуда следует, что изменения величин термодинамических потенциалов,
обусловленные изменением параметров состояния, равны друг другу
dG
2
= dG
1
(1)
Применяя закон сохранения энергии к каждой из фаз
TdS
1
= dU
1
+ PdV
1
,
можно получить
dG
1
= –S
1
dT + V
1
dP.
Условие равновесия (1) может быть записано
3
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Процессы перехода чистых веществ из одного агрегатного состояния в
другое (плавление, испарение, кипение, переход из одной аллотропной
модификации в другую) не сопровождаются химическим превращением: они
характеризуются тем, что для каждого давления имеется своя температура
(точка перехода), при которой обе фазы находятся друг с другом в
термодинамическом равновесии. Эта температура называется температурой
плавления, кипения, аллотропного перехода и т.д.
Температура перехода чистых веществ (не растворов) зависит от давления.
На неё не влияют ни условия опыта, ни количество обеих фаз. Таким образом,
для точки перехода
T = f(p),
или, что то же самое,
p = f(T).
Общая форма зависимости между давлением и температурой равновесно
сосуществующих фаз однокомпонентной системы была найдена Клайпероном
(1834г.) и позже более строго обоснована Клаузиусом (1850г.).
Выведем эту зависимость. Термодинамический потенциал
G = U – TS + PV
есть однозначная функция состояния, убыль которой в равновесных процессах
при P, T = const равна максимальной полезной работе, ∆G = –A’max. В процессах
фазового равновесия полезная работа равна нулю и ∆G = –A’max = 0.
Рассмотрим равновесие двух фаз, например, жидкой и газообразной.
Равновесно переведем 1 моль вещества из жидкого состояния в газообразное
при P, T = const.
G2 – G1 = 0
где G2 – термодинамический потенциал 1 моля пара,
G1 – термодинамический потенциал 1 моля жидкости.
Рассмотрим бесконечно малое изменение параметров P и Т. Очевидно, что
в этом состоянии
(G2 + dG2) – (G1 + dG1) = 0
Откуда следует, что изменения величин термодинамических потенциалов,
обусловленные изменением параметров состояния, равны друг другу
dG2 = dG1 (1)
Применяя закон сохранения энергии к каждой из фаз
TdS1 = dU1 + PdV1,
можно получить
dG1 = –S1dT + V1dP.
Условие равновесия (1) может быть записано
3
