Главная > Термодинамика равновесия жидкость—пар
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
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

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

Глава III. ДВОЙНЫЕ СИСТЕМЫ

III.1. ДИАГРАММЫ РАВНОВЕСИЯ ДЛЯ ДВОЙНЫХ СИСТЕМ

Двойная (бинарная) однофазная система имеет три степени свободы, ее состояние изображается точкой в трехмерном пространстве. В качестве параметров состояния обычно выбирают

температуру, давление и концентрацию (одного из компонентов, любого, поскольку

Нас интересуют, в первую очередь, двухфазные системы жидкость — пар. Состояние двойной двухфазной системы определяется двумя независимыми переменными. В координатах мы имеем две поверхности — жидкости и пара, на которых располагаются фигуративные точки, изображающие составы равновесных фаз. При этом, в силу условий равновесия, температуры и давления сосуществующих жидкости и пара одинаковы. Пространство между поверхностями жидкости и пара отвечает гетерогенной области, линии, соединяющие составы равновесных фаз, называют нодами (коннодами).

Равновесие между жидкостью и паром обычно изучают при постоянном давлении (изобарные данные) или постоянной температуре (изотермические данные). Соответственно, строят и диаграммы равновесия в или -плоскостях, эти диаграммы, хорошо известные, являются сечениями полной диаграммы состояния двойной двухфазной системы. В некоторых случаях при рассмотрении диаграмм равновесия в широком интервале условий, включающем область критических и закритических состояний, более удобными оказываются диаграммы в -координатах. Такие диаграммы, более

Рис. III. 1. Кривые молярной энергии Гиббса для жидкости и пара

Рис. II 1.2. Связь между кривыми энергии Гиббса (а) и диаграммой равновесия жидкость — пар (б) Система без образования азеотропов

Рис. 111.3. (см. скан) Связь между кривыми энергии Гиббса (а) и диаграммой равновесия жидкость-пар (б) Системы: I — с минимальным азеотропом; II — с максимальным азеотропом

сложные (и менее привычные) мы подробно рассмотрим в конце главы.

Проследим связь между формой поверхности энергии Гиббса, которая определяется принципом равновесия и критериями устойчивости, и видом диаграмм равновесия жидкость — пар. При постоянных Тир зависимость для фазы переменного состава, образованной компонентами, смешивающимися между собою во всех отношениях, выражается непрерывной кривой, обращенной выпуклостью к оси х. На рис. III. 1 изображены кривые для жидкой и паровой фаз при температуре, которая выше температур кипения обоих компонентов и их растворов при данном давлении. При таких условиях при всех составах устойчива паровая фаза, кривая расположена ниже кривой Если построить еще ось температуры то легко представить поверхности энергии Гиббса как функцию и при постоянном давлении. Поверхности будут иметь вид желоба.

Рис. III.4. (см. скан) Связь между кривыми энергии Гиббса (а) и диаграммой равновесия жидкость—пар (б) При конденсации равновесный пар расслаивается (I); пар конденсируется в виде гомогенной жидкости (II)

В условиях сосуществования фаз поверхности жидкости и пара пересекаются. На рис. II 1.2, а построено сечение поверхности при температуре, промежуточной между температурами кипения компонентов. Кривые пересекаются и общая касательная к ним определяет составы равновесных жидкости и пара при данных условиях. Для наглядности эти составы спроектированы на -диаграмму (рис. III.2, б), где точки, отвечающие этим составам, лежат на кривых жидкости и пара, образующих известную диаграмму — «рыбку». Очевидно, что при несколько другой температуре положение касательной в какой-то степени изменится, что и определит две другие точки составов сосуществующих жидкости и пара.

На рис. II 1.3 изображены аналогичные диаграммы для систем, в которых образуются азеотропные смеси. Они не требуют,

вероятно, дополнительных пояснений. Отметим только, что через обозначены равновесные фазы.

На рис. III.2 и III.3 представлены три типа диаграмм равновесия жидкость — пар в двойных системах: без образования азеотропной смеси и с минимальным и максимальным азеотропами. Диаграммы этих типов имеют иной вид в случаях, когда условия таковы, что температура и давление превышают критические значения для одного из компонентов или же для раствора какого-либо состава.

Несколько более сложны диаграммы для двойных систем, в которых образуются две жидкие фазы. В этом случае мы имеем равновесие трех фаз — двух жидких и пара — в двойной системе. Такая трехфазная система обладает только одной степенью свободы. Следовательно, задание одного из параметров — температуры, давления или состава одной из равновесных фаз однозначно определяет состояние системы. К диаграммам систем с расслаиванием мы еще возвратимся в разд. II 1.9, здесь же остановимся только на связи диаграмм с формой поверхности энергии Гиббса.

Напомним (см. разд. 1.4), что при расслаивании жидкости кривизна поверхности энергии Гиббса меняется. Поверхность же энергии Гиббса для пара имеет тот же вид, что и в системах с жидкой фазой без расслаивания. Но следует выделить два случая: в одном из них пар, равновесный с двумя жидкими слоями, при конденсации расслаивается на две фазы; в другом конденсат пара представляет собою гомогенный раствор. Диаграммы построены на рис. II 1.4. Очевидно, что в подобных системах должна быть общая касательная к линиям для жидкой фазы и для пара, причем на кривой имеются две точки касания, отвечающие составам равновесных жидких слоев.

1
Оглавление
email@scask.ru