3. Фазовые превращения
Фаза – часть системы, ограниченная поверхностью раздела, с
одинаковыми физическими свойствами во всех точках.
Если две или более фаз одного и того же вещества существуют одновременно,
причем масса ни одной из фаз не увеличивается за счет другой, то говорят о
фазовом равновесии.
Переход вещества из одной фазы в другую называется фазовым переходом или
фазовым превращением.
Фазовые переходы
I рода II рода
Испарение, конденсация, плавление
кристаллизация, сублимация
Эффект Кюри (исчезновение
ферромагнетизма),
сверхпроводимость, сверхтекучесть
4. Фазовые переходы I рода
Признаком фазового перехода I рода является выделение или поглощение
теплоты (так называемая скрытая теплота перехода). Это количество
теплоты требуется для перестройки структуры системы.
Температура системы во время фазового перехода остается равной температуре
плавления, пока все вещество не перейдет из одного агрегатного состояния в другое
Температуры плавления/кристаллизации °С
Алюминий 660
Железо 1539
Золото 1064
Олово 232
Ртуть -32
Спирт -114
Свинец 327
Температуры кипения °С (при атм. давлении)
Кислород -183
Эфир 35
Вода 100
Ртуть 357
Спирт 78
Свинец 1755
5. Равновесие жидкости и насыщенного пара
p
T
K
Tтр
Ткр
ркр
В критической точке К различие между
жидкостью и её насыщенным паром
исчезает, при этом кривая фазового
равновесия обрывается
6. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса
Получим аналитически кривую, описывающую фазовое равновесие.
Рассмотрим узкий цикл Карно, производимый с одним молем идеального
газа
2V - объем пара
- объем жидкости1V
21 VV <<
КПД такого цикла
Q
A∆
=η λ=Q Молярная теплота
парообразования
( )12 VVdpA −≈∆
T
dT
=η
( )
T
dTVVdp
=
−
λ
12
( )12 VVTdT
dp
−
=
λ
Уравнение Клапейрона-Клаузиуса
p
RT
V =2 2
RT
p
dT
dp λ
= ( )
−=
RT
dpd
λ
ln →
−⋅=
RT
constp
λ
exp
7. Фазовые диаграммы
1 - кривая плавления,
2 - кривая испарения,
3 - кривая возгонки
Для большинства веществ ркр<<ратм
Поэтому переход и газообразного в
твердое состояние затруднен:
Для H2O: ркр=0,06 атм. Tкр=0,0075 °С
Но для некоторых веществ такой
переход возможен, например
для CO2: ркр= 5,11 атм. Tкр=-56,6 °С
8. Фазовые диаграммы
Фазовая диаграмма гелия
(присутствует фазовый переход II
рода)
1 - кривая плавления,
2 - кривая испарения,
3 - кривая раздела жидких фаз Не I и
Не II,
А и В - тройные точки
