Оглавление:
Фазовые превращения
- Фазовый переход-это переход вещества из одного состояния в другое. Переход из твердого в жидкое или газообразное состояние, из жидкого в газообразное состояние, из одной кристаллической формы в другую кристаллическую форму. Тогда, например, переход из ферромагнитного состояния в парамагнитное, переход некоторых металлов в сверхпроводящее, и так далее.
Использование термодинамики позволяет классифицировать фазовые переходы и вывести некоторые общие соотношения, связанные с ними. Рассмотрим равновесие системы, состоящей из 2 фаз, которые могут переходить одна в другую. Состояние системы определяется давлением p и температурой T, а также 3 независимыми внутренними параметрами: удельным объемом фазы 1 и фазы 2, массой N, Pi и фазы 1. ） Условия равновесия указывают, прежде всего, на равенство давлений р и Р в обеих соседних фазах(условия, необходимые для механического равновесия системы.
Постулируется, что в состоянии термодинамического равновесия каждый внутренний параметр может быть выражен через внешние параметры и температуру системы. Людмила Фирмаль
О сфере применения этого условия см.§ 42). П> = Пр = Р,(3.37） И, во-вторых, уравнение обеих фаз определенных термодинамических потенциалов cp и f:： р,(р, т)= р,(р, т). (3.38)） Для получения этих равновесных состояний могут быть использованы условия минимального термодинамического потенциала двухфазной системы. Этот термодинамический потенциал Ф (р, Т; V, щ,»,«») может быть описан на основе соображений, полностью аналогичных соображениям, используемым для получения Фд однофазной системы в предыдущем разделе.
В равновесном состоянии, где давление 1-й фазы является равновесным давлением, соответствующим удельному объему vₜ (обозначается коэффициентом давления), и равновесным давлением, соответствующим удельному объему v2 2-й фазы P1(u), термодинамический потенциал 2-фазной системы равен сумме термодинамических потенциалов 2-й фазы.： МД / ДС, Г)+ П (У) г,.] + тд / Ду, Д)+ П(У). (3.39） «Мгновенное» изменение давления от RDS (RDS) до p приводит к запуску задания на первом этапе t. uDRDpD-p], (3.40) и 2-й этап, когда давление изменяется от RDS до p, выполняют работу Вычитание формулы из (3.39) в (3.40) и из (3.41) дает значение термодинамического потенциала в интересующем состоянии. Ф(р, Т; в»vₜ, м)= м(ф+ ПВ)+ м(ф+ ПВ).
Для получения равновесного состояния необходимо найти минимальные значения констант p и T Φ.To для этого необходимо сделать первую производную Φ равной нулю. Работает дифференциация、 Я-Независимый + Ри) ДМ= 0. Учитывая переменную, это выглядит так поскольку это dfjdv, — p, и djjdo, — pr, уравнение (3.44) представляет собой эквивалентность 2 давлений в 2 фазах: pₗ=!Уравнение (3.45) показывает, что некоторые термодинамические потенциалы φ,=/, + ri и φχ= / x + ri равны.
- Масса фазы не входит в условие равновесия-от этих изменений массы, если плотность фазы не изменится, равновесие не нарушится. Таким образом, соотношение(3.44)и(3.45) дает 3 уравнения для количества я>» в» п, т. удалить в, в, из(3.45） Р, (Р, Т)=φ «(Р, Т). (3.46） Это условие связывает температуру и давление, при которых возможно равновесие. если вы решите (3.46) относительно p, вы получите уравнение. (3.47） мы фабрика начала Китая.
Она рисуется на плоскости T, p кривой равновесия 2 phases. In в случае испарения это кривая насыщенного пара, а в случае плавления это кривая, которая показывает зависимость между температурой плавления и давлением. [Индекс S указывает, что это равновесное значение давления.] Естественно происходящие фазовые превращения можно разделить на 2 класса: фазовые превращения типа 1 и типа 2. 1-й тип фазового перехода характеризуется резким изменением энергии и удельного объема.
Напротив, если задаётся внешнее давление, то его можно считать внешним параметром, а объём газа — внутренним параметром. Людмила Фирмаль
Следовательно Во время этих переходов происходит поглощение (или эволюция) тепла (переходного тепла).К ним относятся плавление, испарение, сублимация, многие переходы от одной кристаллической формы к другой, например, переход серы из ромбической в моноклинную. 2-й тип фазового перехода-это переход, при котором энергия и удельный объем не скачут во время перехода. Тепло во время перехода не выделяется и не поглощается, но теплоемкость в точке перехода, коэффициент температурного расширения и сжимаемость быстро меняются.
Примеры таких переходов: переход железа в точке Кюри в парамагнитное состояние, переход металла в сверхпроводящее состояние при низких температурах, переход из жидкого гелия 1 в жидкий гелий II, превращение многих кристаллов. Для перехода в точке перехода по условию (3.38) удельный термодинамический потенциалp непрерывен, но его первая производная du / dr = u и du / dT-3 (s-удельная энтропия) скачет. Скачок энтропии равен теплоте перехода, деленной на абсолютную температуру.
Действительно, при переходе от фазы 1 к фазе 2 Масса дм2 поглощает тепло. йд=qₗ2dm2.Где g₁2-теплоотдача единицы массы. Но, с другой стороны, любой обратимый процесс (рассматриваемый переход происходит без дисбаланса), то есть он квазистатичен и обратим) dQ =TdS, a dS =(s₂-s.) dm₂ вопрос, ₂ = Т(Е — С). (3.48） Кроме того, теплота будет равна скачку определенной энтальпии H. правда, поскольку переход происходит при постоянном давлении, он становится dQ = dH, и вскоре ГУ= -,,-e₂-е+ п(комплексе O₂-о), (3.49） Где h и h₂-удельные энтальпии 1-й и 2-й фаз.
Для 2-го типа перехода, в точке перехода(на кривой равновесия), не толькоp, но и первая производная g p / dr = 0, g / dT = −3 непрерывна. Однако, вторая производная ЕА Р〜52f-Д2Р СР доктор * — ап-Ат в ^’ ДТ * — Т Это скачок вперед. 3. 2Ф » 1.Мы выводим 2 фазы состояния равновесия из условия максимальной энтропии. 2.To найти равные условия.
Смотрите также:
