Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике Фазовые переходы. Различают фазовые переходы 1-го и 2-го рода. Первые сопровождаются теплотой перехода. Это то количество теплоты, которое необходимо сообщить веществу, что-бы изотермически-изобарически перевести его из одной фазы в другую. Этот процесс характеризуют удельной Фазовые же переходы 2 -го рода происходят без теплообмена. Это, например, изменение кристаллической модификации, переход в сверхпроводящее состояние, в сверхтекучее состояние у жидкого гелия, переход ферромагнетизма в парамагнетизм. Этим мы и ограничимся, основное же внимание сосредоточим на фазовых переходах 1-го рода. Рассмотрим элементарный цикл Карно в области фазового перехода (рис. 5.5). Здесь $V_{1}^{\prime}$ и $V_{2}^{\prime}$ – удельные объемы фазы 1 и фазы 2 , т.е. объемы единицы массы, $\mathrm{m}^{3} /$ кг. По определению, кПД цикла где $q_{12}$ – удельная теплота, сообщаемая единице массы системы при расширении. Но для цикла Карно КПД согласно (3.12) Рис. 5.5 Мы пренебрегли величиной $\mathrm{d} T$ в знаменателе. Это и есть уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Следует обратить внимание на порядок символов 1 и 2 соответствующих фаз. Видно, что знак производной, характеризующей наклон кривой $p(T)$, зависит от того, как изменяются удельные объемы при поглощении тепла – возрастают или уменьшаются. При испарении жидкости или твердого тела удельный объем всегда возрастает, поэтому производная $\mathrm{dp} / \mathrm{d} T$ соответствующих кривых может быть только положительной. Заметим попутно, что кривую испарения твердого тела называют кривой сублимации. При плавлении удельный объем подавляющего числа веществ возрастает, поэтому $\mathrm{d} p / \mathrm{d} T>0$. Однако у некоторых веществ, к числу которых принадлежит вода, объем жидкой фазы меньше объема твердой фазы ( $V_{2}^{\prime}<V_{1}^{\prime}$ ), и $\mathrm{d} p / \mathrm{d} T<0$. Диаграмма состояний. Так называют плоскость $p, T$ (рис. 5.6), разделенную на три области: твердую фазу (т), жидкую (ж) и газообразную (2). Границами этих соприкасающихся фаз являются кривые сублимации, испарения и плавления, характеризующие двухфазные равновесные состояния. В точке $T p$, ее называют тройной, в равновесии находятся три фазы. Пунктиром показана кривая плавления для веществ, у которых $\mathrm{d} p / \mathrm{d} T<0$, например, для Кроме того, кривая плавления может встретить на своем «пути» другую тройную точку $T p^{\prime}$ являющуюся началом вилки: левая кривая будет являться границей между двумя твердыми (но разными) фазами, а правая – кривой плавления новой твердой фазы. В дальнейшие детали мы углубляться не будем. Непрерывными линиями показаны изотермы, параллельные части их (параллельные оси $V$ ) соответствуют двухфазным состояниям, а одна – трехфазному состоянию. Достаточно посмотреть на этот рисунок справа – налево (вдоль оси $V$ ), и можно узнать диаграмму на рис. 5.6, а если вдоль оси $T$, то – диаграмму, правая часть которой показана на рис. 5.2.
|
1 |
Оглавление
|