Главная > Разное > Курс термодинамики (Микрюков В.Е.)
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

14. Правило фаз

Выясним вопрос, сколько независимых параметров имеет гетерогенная система, находящаяся в условии равновесия. Как известно, параметрами гетерогенной системы являются температура, давление и концентрация компонентов системы, находящихся во всех фазах. Если же система находится в равновесии, то некоторые параметры оказываются зависимыми и связываются друг с другом равенствами (44,8). При компонентах будет только независимых концентраций, потому что:

или

или окончательно:

где мольно-долевые концентрации.

Из уравнения (44,9) видно, что независимых концентраций будет только

Гетерогенная система, состоящая из фаз и компонентов, определяется параметрами плюс еще два параметра (температура и давление). Общее число параметров, таким образом, будет равно:

Параметры могут изменяться произвольно, если система не находится в равновесии; наоборот, в условиях равновесия они не являются независимыми, так как должны удовлетворяться уравнениям (44,8), которые дают нам зависимых параметров.

Число независимых параметров находится как разность между числом всех параметров и числом зависимых параметров:

где есть число степеней свободы равновесной гетерогенной системы.

Уравнение (45) позволяет определить в условиях равновесия гетерогенной системы максимальное число сосуществующих фаз. Зная, что число степеней свободы не может быть отрицательным, мы получим при максимальное число фаз:

которое равно числу компонентов плюс два.

Если имеется один компонент, то максимальное число фаз будет равно трем. Вода, например, представляет собой один компонент, который может находиться одновременно в трех фазах: в твердом, жидком и газообразном состояниях.

Если же мы имеем одну фазу, то число степеней свободы будет равно двум: оно соответствует температуре и давлению. В случае, если имеется две фазы: жидкость и пар то . В таком случае независимым параметром будет или температура, или давление.

Из условия равновесия двух фаз в однокомпонентной системе можно заключить, что в случае изменения температуры давление насыщенного пара есть функция только температуры;

если же изменяется давление, то температура есть функция давления:

отсюда вывод, что температура кипения жидкостей зависит от давления.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление