landafshic_tom5_statfiz_Ch1 (1083899), страница 65
Текст из файла (страница 65)
В этом случае существует тройная точка. Смотря по тому, лежит ли температура тройной точки ниже температур равновесия фаз чистых компонент (точки А и С) или между ними (она не может, очевидно, лежать выше них при сделанном нами предположении, что в более высокой фазе компоненты произвольно смешиваются), диаграммы состояния имеют такой вид, как изображено соответственно на рнс.
35 и 36. Пусть, например, фаза с неограниченной смешиваемостью является -жидкостью, а с ограниченной смешиваемостью — твердым телом. Область над кривой АВС (рис. 35) или АРС (рис. 36) есть область жидких состояний; области по сторонам от АРГ и СЕВ (рис. 35) или АВЕ и СЕР (рис.
36) — области однородных твердых фаз (твердых растворов). В тройной точке (температура которой определяется прямой РВЕ) находятся в равновесии жидкость и два твердых раствора с разными концентрациями. Точка В на рис. 35 называется эвтектической оючкой. Жидкая смесь, обладающая концентрацией, соответствующей этой точке, замерзает целиком при этой же концентрации (в то время как при других концентрациях вымерзает твердая смесь с концентрацией, отличной от концентрации жидкости).
Области АРВ и СВЕ (рис, 35) и области АРВ и (гл. ~х 326 Рхстаогы С)9Е (рис. Зб) соответствуют разделению на жидкую и одну из твердых фаз; области ОЕОЕ (рис. 35) и ВЕОГ (рис. Зб) — разделению на две твердые фазы. Если в случае диаграммы типа рис. 35 в твердом состоянии компоненты совсем не смешиваются, то диаграмма состояния приобретает вид, изображенный на рис. 37.
В заштрихованных областях выше прямой АВС находятся в равновесии смешанная жидкая фаза с твердой фазой одного из чистых веществ, а под АВС вЂ” твердые фазы обоих чистых веществ. При понижении температуры жидкой смеси из нее вымерзает одно илн другое Ы х Ряс. Зз. Рас. 37. чистое вещество, смотря по тому, лежит ли концентрация жидкости справа или слева от эвтектической точки. По мере дальнейшего понижения температуры состав жидкости изменяется по кривой ОВ нли ЕВ, и жидкость замерзает целиком в эвтектической точке В. б. В жидком состоянии обе компоненты смешиваются в произвольных отношениях. В твердом же состоянии компоненты не смешиваются вовсе, но образуют химическое соединение определенного состава.
Диаграмма состояния изображена на рис. 38. Прямая ВЕ определяет состав химического соединения. Имеются две тройные точки В и 6, в которых находятся в равновесии жидкая фаза, твердое химическое соединение и твердая фаза одной из чистых компонент. Между точками В и б находится точка равных концентраций Р (ср. рис. 29). Легко видеть, где и на какие фазы происходит разделение: в области 0ВŠ— на жидкую фазу и твердое химическое соединение, под прямой СВŠ— на химическое соединение и одно из твердых чистых веществ, и т. д. Замерзание жидкости оканчивается в одной из эвтектических точек 6 или В, смотря по тому, лежит ли концентрация жидкости справа нлн слева от прямой 0Е. 7.
В жидком состоянии обе компоненты смешиваются в произвольных отношениях, а в твердом не смешиваются вовсе, но образуют химическое соединение, разлагающееся, однако, при 9 99) пвгвсвчвнив осовых кгнвых поангхностн нхнновзсия 327 некоторой температуре — раньше, чем наступит плавление. Прямая, определяющая состав этого соединения, не может окончиться, как в предыдущем случае, в точке равных концентраций, так как не доходит до точки плавления. Поэтому она может окончиться в тройной точке типа, изображенного на рис. 30 в 9 97 (точка А на рис. 39). На рис.
39, изображающем возможный вид диаграммы состояния для этого случая, легко видеть, на какие фазы происходит разделение в различных точках заштрихованной области. 8. В твердом состоянии компоненты вовсе не смешиваются, а в жидком — не во всех отношениях. В этом случае имеются две тройные точки, в которых находятся в равновесии жидкость Рис. 38. Рнс.
39. Рнс. 40. с двумя твердыми чистыми веществами (точка В на рис. 40) и одно из чистых веществ с двумя смешанными жидкими фазами различных концентраций (точка Р). Незаштрихованиые области над АВС и над РЕ изображают жидкие состояния с различнымн концентрациями; заштрихованная область над СР— область разделения на две жидкие фазы; область РЕŠ— разделение на жидкость и одно из чистых твердых веществ, и т. д. 9 99. Пересечение особых кривых поверхности равновесия Рассмотренные в 9 97 линии четырех родов (критические, трехфазные, равных концентраций и чистого вещества) лежат все на одной и той же поверхности (поверхности равновесия). Поэтолсу оии, вообще говоря, пересекаются друг с другом.
Укажем некоторые свойства точек пересечения этих линий. Можно показать, что две критические линии не могут пересекаться друг с другом. Невозможно также и пересечение двух линий равных концентраций. На доказательстве этих утверждений мы здесь не будем останавливаться.
Мы перечислим теперь (опять-таки не приводя доказательств) свойства остальных точек пересечения. Все эти свойства вытекают 328 (гл. ~х вхствогм *-'...ад-в ~с вв .В Ю в) ст) "..„а6 и) тг-д. > и а '" а-а "',а-б-в е) а-тт ~а-в-тЕ а-д-с ~~ в) пересечении также критическая линия с трехфазной (рис, 41,б). При пересечении линии чистого вещества с линией равных концентраций кончается только последняя (рис. 41,е). При этом в точке пересечения обе кривые касаются друг друга.
То же самое имеет место для пересечения линии равных концентраций с критической (рис. 41,г) и трехфазной (рис. 41, д). В обоих этих случаях линия равных концентраций кончается в точке пересечения, причем в точке пересечения обе кривые касаются друг друга. Тачка пересечения трехфазных линий (рис. 41,е) является четверной точкой, т. е. точкой равновесия четырех фаз друг с другам. В точке пересечения сходятся четыре трехфазные линии, соответствующие равновесию друг с другам кикдых трех из четырех фаз. Наконец, точка пересечения линии чистого вещества с трехфазнай (рис.
41,ж) должна, очевидно, являться точкой пересечения трехфазной линии одновременно со всеми тремя линиями равновесия фаз чистого вещества (соответствующими равновесию между каждыми двумя из трех фаз чистого вещества). почти непосредственно из общих свойств кривых равновесия, рассмотренных в 997. На рисунках мы будем изображать проекции пересекающихся линий на плоскость Р, Т (см. 9 97). Форма их прн этом взята, конечно, произвольной. Пунктирная линия везде означает критическую, сплошная †лин равновесия фаз чистого вещества, линия из черточек †лин равных коицентраций и, наконец, линия из черточек и точек †трехфазн. Буквенные обозначения имеют тат же смысл, что и на рис.
24 — 27 в з 97. В точке пересечения критической линии с линией чистого вещества (рис. 41,а) обе эти линии кончаются. Кончается при й (оо) гааз н жидкость й 100. Газ и жидкость Рассмотрим теперь подробнее равновесие жидких и газообразных фаз, состоящих из двух компонент.
При достаточно высоких температурах (когда Т велико по сравнению со средней энергией взаимодействия молекул) все вещества смешиваются в произвольных отношениях. Поскольку, с другой стороны, при этих температурах вещество представляет собой газ, то можно сказать, что в газообразной фазе все вещества обладают неограниченной смешиваемостью (впрочем, прн л Ряс. 43. наличии критических линий, когда разница между жидкостью и газом становится в известном смысле условной, становится условной и такая формулировка).
В жидком же состоянии некоторые вещества смешиваются в произвольных отношениях, а другие — не во всех отношениях (жидкости с ограниченной смешиваемостью). В первом случае, когда обе компоненты произвольно смешиваются в обеих фазах, диаграммы состояния не имеют тройных точек, так как система не может состоять больше чем из двух фаз (все жидкие состояния — одна фаза, то же самое относится и к газообразным состояниям).
Рассмотрим проекцию особых лияий поверхности равновесия на плоскость Р, Т. Мы имеем две линии равновесия фаз чистых веществ (т. е. для концентраций в обеих фазах х=О или х=)). Одна из этих линий сама лежит в плоскости Р, Т, а другая †плоскости, параллельной ей, так что ее проекция тождественна ей самой. Каждая из этих линий оканчивается в некоторой точке, являющейся критической точкой для фаз соответствующего чистого вещества. В этих точках начинается н кончается критическая линия (в точке пересечения критической линии с линией чистого вещества они обе кончаются; см.
9 99); Таким образом, проекция всех этих линий на пло- ~гл. ~х РлстВОРы скость Р, Т имеет вид, изображенный на рис. 42 (обозначения такие же, как и в Я 97, 99). Буквы г и ж имеют такой же смысл, как буквы а, 6, с на рисунках Я 97, 99; г означает газ, а ж †жидкос; в области г и ж проецируются газообразные и жидкие состояния; в область г †ж †те, так и другие, Р У Р д Т ТлТ к' Ф Тг~Т Тг Рнс. 44. ТмТ а также состояния, а которых происходит расслоение на жидкость и газ; выше критической линии различие между жидкостью и газом исчезает. Если, кроме того, имеется еще линия равных концентраций, то проекция на плоскость Р, Т имеет вид, изображенный на рис.
43. Проекция линии равных концентраций лежит над линией, Т Т ю РРР ж Р~РР Ж Рнс. 45. идущей нз начала координат О н В (как на рис. 43) или под ОС, но не между ними. Точками пересечения различных линий являются только точки А, В, С. Точка О не соогветствуег действительному пересечению линии чистого вещества с критической и существует только на проекции. Буквы ж, и ж, на рисунке означают жидкие фазы с различными концентрациями. Выше линии равных концентраций существуег только одна жидкая фаза').
') Не интересуясь таердымн фазами, мы на всех диаграммах Р, Т условно рисуем линии выходящими иэ начала координат, как если бы аатвердевания не происходило вовсе. % 1ОО) 331 ГАЗ И ЖИДКОСТЬ Все эти свойства проекций особых линий на плоскость Р, Т становятся очевидными, если рассмотреть диаграммы состояний, соответствующие разрезам поверхности равновесия плоскостями различных температур (или давлений).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
