landafshic_tom5_statfiz_Ch1 (1083899), страница 64

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 64)

Символ а — Ь означает, что на эту часть плоскости проецируются состояния двух фаз и состояния, где эти две фазы наха- й 97! КРИВЫН РЛВНОВВСНН дятся в равновесии друг с другом. Символ аЬ означает одну фазу, в которую сливаются фазы а и Ь выше критических точек. Аналогично проекция трехфазной линии тоже делит плоскость Р, Т на две части. Рис. 25 показывает, какие точки проецируются на эти части. Символ а — Ь вЂ” с означает, что сюда проецируются точки, изображающие состояния фаз а, Ь, с н состояния, в которых происходит расслоение на фазы а и Ь или Ь и с.

Т г Рис. 26. Рис. 24. Рис. 26 изображает такую же проекцию для линии точек равных концентраций, а рис. 27 — линии равновесия фаз чистого вещества (т. е. точек х=О или х= 1); последняя, очевидно, сама лежит на плоскости Р, Т. Буква Ь на рис. 27 означает, что на эту часть плоскости проецируются точки, со- Т ответствующие состояниям только фазы Ь. Мы условимся в последовательности букв в символах а — Ь, а — Ь вЂ” с буквой Ь обозна- чать фазу с большей концентрацией, чем а, и буквой с †фа с большей концентрацией, чем Ь'). Отметим, что четыре типа особых точек кривых равновесия (тройная точка, точка равных концентраций, критическая и точка чистого вещества) представляют собой четыре возможных типа максимумов (илн минимумов) этих кривых.

Если какая-нибудь из фаз имеет всегда (т. е. независимо от значений Р и Т) один и тот же определенный состав, то кривые равновесия вблизи рассмотренных нами точек несколько упро- щаются. Такие фазы представляют собой химнческое соединение обеих компонент или же являются фазами чистого вещества, т. е. фазами, имеющими всегда концентрацию х=О (или х=1). Рассмотрим внд кривых равновесия при наличии фаз постоян- ного состава вблизи точек, в которых линии, соответствующие Рис.

27. з) Подчеркнем во избенщнне недоразумений, что обозначение и — Ь вЂ” с а случае линии равных концентраций (в отличие от случая трехфазиой Линии) имеет в известном смысле условный характер: буквы а и с обозначают здесь сосговиив, ио существу ие являющиеся двумя различными фазами, так квк оин никогда ие существуют одновременно, соорикасаясь друг с другом. 1гл. ~х РАСТВОРЫ этим фазам, оканчиваются.

Очевидно, что такие точки должны быть точками максимума или минимума кривых равновесия, а потому относятся к рассмотренным в этом параграфе типам точек. Если фаза постоянного состава является фазой чистого вещества с концентрацией к=0, то соответствующая ей линия совпадает с осью Р или Т и может окончиться в точке типа, изображенного на рис. 28. На этом рисунке изображен вид кривой равновесия вблизи такой точки; одна из прямых рис. 22 сливается с осью ординат. а Ъ.

Рис. 28. Рис. 29. Рвс. 80. Если одна из фаз представляет собой химическое соединение определенного состава, то вблизи точки равных концентраций кривая равновесия приобретает вид, изображенный на рис. 29, т. е. внутренняя область на рис. 21 превращается в вертикальную прямую. Заштрихованная область по обе стороны ее является областью разделения на фазы, одна из которых — химическое соединение, состав которого определяется этой прямой.

В точке максимума кривая не имеет (как и на рис. 21) излома. Аналогично, вблизи тройной точки кривые равновесия приобретают вид, показанный на рис. 30. Фаза, являющаяся химическим соединением, изображается вертикальной линией, к которой сводится в этом случае область П на рис. 23.

й 98. Примеры диаграмм состояния В этом параграфе мы перечислим основные типы кривых равновесия; в отличие от предыдущего параграфа мы будем рассматривать теперь их вяд не только вблизи особых точек, но и целиком. Эти кривые (называемые также диаграммами сосигояиия) могут иметь весьма разнообразную форму, в большинстве же случаев, однако, она подходит под один из приведенных ниже типов, или же является комбинацией нескольких из ннх. Заштрихованные области на всех этих диаграммах всегда являются областями разделения на фазы, а незаштрихованные †областя пРимеРы дилгРамм состоииин однородных состояний. Точки пересечения горизонтальных линий с кривыми, ограничивающими области разделения на фазы„определяют состав фаз, на которые (при данных Р и Т) происходит разделение. Относительные количества обеих фаз определяются при этом тем же «правилом рычага», о котором упоминалось в 881.

Ниже мы говорим для определенности о диаграммах Т, х; такие же типы диаграмм возможны и в координатах Р, х. Концентрация х откладывается вдоль оси абсцисс и меняется в пределах от О до 1, 1. Имеются две фазы; каждая из них может обладать любой концентрацией (т. е. обе компоненты в обеих фазах смешиваются в произвольных отношениях). В простейшем случае, когда кривые не имеют никаких максимумов или Р минимумов (кроме точек чистого ве- У щества), диаграмма состояния имеет Е вид, изображенный на рнс: 31 (так называемая сигара).

В Пусть одной из фаз является жидкость (область под сигарой), а другой †п (область над сигарой); ,с' 1А верхняя кривая сигары называется в этом случае кривой конденсации, а нижняя — кривой точек кипения '). лт Если нагревать жидкую смесь Рис. 31. определенного состава, то при температуре, определяющейся пересечением вертикальной прямой АТ) (соответствующей данной концентрации) с нижней кривой сигары (точка В), жидкость начнет кипеть. При этом выкипает пар, состав которого определяется точкой С, т. е. обладает меньшен концентрацией, чем жидкость.

Концентрация остающейся жидкости будет, очевидно, повышаться, а соответственно будет повышаться ее точка кипения. При дальнейшем нагревании точка, изображающая состояние жидкой фазы, будет передвигаться вверх по нижней кривой, а точка, изображающая выкипающий пар,— вверх по верхней кривой. Кипение закончится при различных температурах в зависимости от того, каким образом происходит процесс. Если кипение происходит в закрытом сосуде, так что весь выкипающий пар остается все время в соприкосновении с жидкостью, то„очевидно, жидкость целиком выкипит при температуре, при которой пар имеет концентрацию, равную первоначальной концентрации жидкости (точка Р). Таким образом, в этом случае начало и конец кипения происходят при температурах, определяемых пересечением вертикальной прямой АР ') Закономерности кипения н кондеасакии жидких смесей были устаноалены Д. П.

Коноваловым (!884). 324 [гл. |х Ристионм с нижней и с верхней кривой сигары. Если же выкипающий пар все время удаляется (кипение в открытом сосуде), то в равновесии с жидкостью в каждый момент находится лишь только что выкипевший пар. Очевидно, что в этом случае кипение закончится в точке 6 кипения чистого вещества, в которой состав жидкости и пара одинаков. Подобным же образом происходит конденсация пара в жидкость. Совершенно аналогичное положение имеет место в случае, когда двумя фазами являются жидкость (область над сигарой), и твердое тело (область под сигарой).

т.' .х 7: Рис. 32. Рис. 33. Рнс. 34. 2. Обе компоненты смешиваются в обеих фазах в произвольных отношениях (как и в предыдущем случае), но имеется точка равных концентраций. При этом диаграмма состояния имеет вид, изображенный на рнс. 32 (или аналогичный с минимумом). В точке равных концентраций обе кривые имеют максимум или минимум и касаются друг друга.

Переход из одной фазы в другую происходит подобно тому, как было описано в предыдущем случае, с той лишь разницей, что процесс может закончиться (если одна из фаз все время удаляется — например„при кипении жидкости в открытом сосуде) не только в точке чистого вещества, но и в точке равных концентраций. При составе, соответствующем самой этой точке, переход совершается целиком при одной температуре'). 3.

Имеются две фазы — жидкость и газ, в которых обе компоненты произвольно смешиваются, причем имеется критическая точка. Диаграмма состояния изображена на рис. 33 (К вЂ” критическая точка). Область справа от кривой соответствует жидким состояниям, а область слева — газообразным. Следует, однако, помнить, что при наличии критическойточки можно, строго говоря, ') Смесь, соответстиуницум точке равных концентраций, называют также ахатропной. я 98) пэнмзгы дякгвкмм состояния различать жидкую и газообразную фазы лишь тогда, когда обе находятся одновременно в равновесии друг с другом, Диаграмма рассматриваемого типа приводит к следующему своеобразному явлению.

Если нагревать в закрытом сосуде жидкость, состав которой изображается прямой АС (проходящей справа от точки К), то после начала кипения (в точке В) по мере дальнейшего нагревания колнчество пара будет постепенно возрастать, но, начиная с некоторого момента, начнет снова уменьшаться, пока пар не исчезнет вовсе в точке С (так называемая ретроградная конденсация). 4. Две жидкости смешиваются не во всех отношениях. Диаграмма состояния изображена на рис. 34. При температурах выше температуры критической точки К компоненты смешиваются в произвольных отношениях. Ниже этой температуры компоненты не смешиваются в тех отношениях, которые изображаются точками внутри заштрихованной области. В этой области происходит расслоение на две жидкие смеси, концентрации которых определяются точками пересечения соответствующей горизонтальной прямой с кривой равновесия.

Возможны аналогичные диаграммы, где точка К является точкой минимума, а также такие, где имеются две критические точки: верхняя и нижняя, так что область расслоения на две фазы (два раствора) ограничена замкнутой кривой. 5. В жидком (или газообразном) состоянии обе компоненты смешиваются в произвольных отношениях. В твердом же (или жидком) — не во всех отношениях (ограниченная смешиваемость).

Характеристики

Список файлов книги