Оглавление:
Равновесие в системе, состоящей из нескольких фаз переменного состава. Правило фаз
- Ранее мы рассматривали равновесное состояние системы, считая, что химический состав не изменяется, но происходит перераспределение веществ на различные стадии, составляющие эту систему. Рассмотрим теперь проблему равновесия системы, состоящей из нескольких фаз. Фазы могут быть различными. Рассмотрим систему, которую можно разделить на части так, чтобы свободная энергия системы была равна сумме свободной энергии этой части.
Состав каждой детали зависит от содержащихся в ней веществ (. определяется путем указания количества компонента (component, component, component, component, component, component, component, component, component, component, component, component, component, component, component). масса fc-ro компонента c-й части часто выражается в граммах или более удобно, когда выражается в молях, выражается в n£’.
Тогда если системы B и C находятся в тепловом равновесии, то системы A и C также находятся в тепловом равновесии между собой. Людмила Фирмаль
После этого свободная энергия системы уд может быть описана в следующем виде: У «СТ = 2У’ * «(Р ’ДП») (3.143） Четко описана зависимость этой части от температуры и объема 11*1. Исключает возможность химических реакций. Массу некоторых компонентов системы можно отнести к переходу от одной единицы к другой. Таким образом, общее количество каждого компонента fc-ro в системе в целом будет постоянным. (3.144） =Nₖ.
В равновесном состоянии U,, должен быть минимальным по отношению ко всем модификациям параметра n *, которые соответствуют условию(3.144) (температура и объем каждой части системы не изменяются Чтобы найти минимум, можно воспользоваться методом неопределенных множителей Лагранжа. Используя этот метод, мы умножаем условие (3.144) на константу X и делаем разницу от»Usnet + 2 2 pc \ count» равной нулю. В настоящее время все n *являются независимыми variables. In таким образом, вы получите минимально необходимое условие в виде (3.145）.
Содержащиеся здесь производные получают при определенной температуре и объеме. Производные г-назы- Определяется химическим потенциалом k-го компонента i-й фазы, часто q! Он представлен 1. Из (3.145) видно, что в равновесии 1 *** = Xy, то есть химический потенциал каждого компонента должен быть одинаковым на всех стадиях системы. Химический потенциал каждого компонента однородной фазы зависит только от концентрации всех компонентов этой фазы и их удельного объема (или давления), и не зависит от общей массы фазы.
- Это сразу видно из того факта, что H ’является функцией концентрации и плотности, умноженной на общую массу фазы. Если нет внешней силы, то химический потенциал равен Fw =F ’}} (V, Т, n,..) Будет равен. Химический Потенциал также может быть представлен термодинамическими терминами потенциала = / » + Vp (ниже индекса i). = НЛ- (3.146） Аналогично отметим, что химический потенциал может быть выражен в любой характеристической функции. Например Если фаза состоит из 1 компонента, то ее химический потенциал равен удельному термодинамическому потенциалу.
Действительно, в этом случае Φ= n p (p, T), где p (p, T) — определенный термодинамический потенциал, поэтому dF / dn = q = p. Очевидно, что когда на тело действует внешняя сила, а ее потенциал имеет различное значение в разных точках системы, то полученное равновесное состояние также является true. In в этом случае свободная энергия H каждой части, ⁰, включает в себя следующее:узкий смысл этой части-свободная энергия F1⁰, а также ее потенциальная энергия P1.: Г «> = Р»> + Р» >; (3.151） Отсюда (3.152） Опишем частный случай, когда система состоит из однородной фазы φ и имеет компоненты X.
При этом каждая из систем A и B сама по себе также находится в состоянии термодинамического равновесия. Людмила Фирмаль
Мы думаем, что нет никакого внешнего поля силы. Возможность химической реакции может быть признана, поэтому число компонентов x говорит вам о количестве независимых компонентов, то есть о количестве мельчайших соединений, которые могут составлять все вещества, входящие в состав system. It предполагается, что состояние системы определяется давлением p, температурой T и массой l * ’независимых компонентов всех фаз.
Условия равновесия включают, во-первых, эквивалентность температуры и давления всех фаз, а во-вторых, эквивалентность химического потенциала каждого компонента всех фаз. Уравнения этих химических потенциалов дают независимое уравнение x (phi-1) для удобства просмотра. Химический потенциал I g, ₙ|«) W является функцией давления, температуры и концентрации, т. е. отношение ⁿ*, ψ (x-1)/ⁿi * общая масса фазы не переходит в равновесное состояние, следовательно, равновесное состояние может быть arbitrary. So, в уравнении равновесия x (φ-1) в сумме имеется неизвестное число 2 + +φ (x-1).
Когда вы решаете эти уравнения 7 = 2-свободный параметр φ+ x (3.153).Это число свободных параметров иногда называют числом степеней свободы термодинамической системы. Этот результат называется правилом фазы Гиббса. Это фазовое правило не является результатом широкого спектра термодинамических положений, поскольку при его выводе мы использовали только ряд равновесных условий, которые полностью ясны по своей природе и характеру их зависимости от своих параметров.
В частности, согласно выводам§ 37 и 38, «фазовое правило» подразумевает следующее: Для 1 компонента и 2 фаз, так как t = 1, остается 1 произвольный параметр (p, линия на плоскости T); для 3 фаз y = 0 и все параметры равны determined. It соответствует тройной точке на плоскости p, T.
