презентация фазовые I часть

Тема лекціїТема лекції: : ««Основний Основний закон фазової рівноваги. закон фазової рівноваги. Діаграми стану Діаграми стану однокомпонентних систем. однокомпонентних систем. Рівняння Клапейрона–Рівняння Клапейрона–КлаузіусаКлаузіуса»»

Лектор: доцент Бондаренко Лектор: доцент Бондаренко Наталія ЮріївнаНаталія Юріївна

Кафедра фізичної та колоїдної хімії

Національний фармацевтичний університет


План лекції:1. Основні поняття і визначення.2. Правило фаз Гіббса.3. Однокомпонентні системи.Діаграми стану однокомпонентнихсистем (на прикладі діаграми стануводи при невеликому тиску).4. Рівняння Клапейрона–Клаузіуса тайого застосування до фазовихперетворень.

Література:1.Кабачний, В. І. Лекції з фізичної хімії : навч. посіб. для студ. вищ. фармац. навч. закл. / В. І. Кабачний, Л. Д. Грицан, Т. О. Томаровська, Л. К. Осіпенко; за ред. В. І. Кабачного. — Х. : НФаУ: Золоті сторінки, 2012. – 280 с.2. Физическая и коллоидная химия / В. И. Кабачный, Л. К. Осипенко, Л. Д. Грицан и др. – 2-е изд., перераб. и доп. – Х. : Изд-во НФаУ, 2010. – 432 с.

ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ І ВИЗНАЧЕННЯІ ВИЗНАЧЕННЯ


ФазаФаза – сукупність гомогенних частин системи, однакових за складом, хімічними та фізичними властивостями, відокремлених від інших частин межею поділу


За агрегатнимстаном

розрізняють:


Число фаз (Ф) термодинамічної системи – загальна кількість твердих, рідких та газоподібних частин системи

твердіфази

рідкі фази

газоподібніфази

конденсовані системи –фізико-хімічні системи, якіскладаються з твердих тарідких фаз


неконденсовані системи – системи, до складу яких входить газоподібна фаза

Фазові перетворення – процеси переходу речовин з однієї фази в іншу без перебігу хімічних реакцій. Основна характеристика – температура фазового перетворення.


Ментолплавлення при

31оС

Йодсублімація при

нагріванні(фіолетові пари)

Складові частини системи

– хімічно індивідуальні

речовини, з яких

складається система. Вони

можуть бути ізольованими

від інших частин системи і

здатні до самостійного

існування.


Речовини, за допомогою якихможна визначити склад усіхфаз даної рівноважноїсистеми, називаютькомпонентами системи.Властивості системивизначаються кількістю речовин, тобто числомнезалежних компонентів (К)


Якщо між складовими

частинами системи немає

хімічної взаємодії, то число

незалежних компонентів

дорівнює кількості складових

частин


Приклад:цукор та сіль

Під час перебігу хімічних реакцій К = к – х,

де К – число незалежнихкомпонентів системик – число складових частин системих – число рівнянь, якими пов‘язаніконцентрації цих компонентів урівноважній системі.

СаСО3 (тв) СаО (тв) + СО2 (г)

[СО2] = Кр

К = 3 – 1 = 2


Ступінь свободи (С) – цедовільно змінюваний параметрсистеми, який визначає її стан.

Число ступенів свободи – цечисло термодинамічнихпараметрів стану (тиск,температура, концентрація), якіможна змінювати у певнихмежах, не змінюючи числа тавиду фаз, що знаходяться у станірівноваги.


ПРАВИЛО ФАЗПРАВИЛО ФАЗГІББСАГІББСА


Правило фаз ГіббсаПравило фаз Гіббса(основний закон фазової

рівноваги)

С = К – Ф + n

де n – число зовнішніх факторів, які впливають на рівновагу у системі


ОДНОКОМПОНЕНТНІОДНОКОМПОНЕНТНІСИСТЕМИ.СИСТЕМИ.ДІАГРАМИДІАГРАМИ СТАНУСТАНУОДНОКОМПОНЕНТНИХОДНОКОМПОНЕНТНИХСИСТЕМСИСТЕМ


Діаграма стану води при невеликих тискахДіаграма стану води при невеликих тисках

• ААDD – лінія лініявипаровуваннявипаровування(конденсації)(конденсації)• ACAC – лінія лініякристалізаціїкристалізації(плавлення)(плавлення)• ABAB – лінія лініясублімаціїсублімації(возгонки)(возгонки)• AA – потрійна потрійнаточкаточка


СС

парапара

рідинарідина

лідлід

DD

ВВ

АА0,61

273 Т, K

p кПа,

С = K – Ф + nK = 1, n = 2

ФФ11= = 11,, Ф Ф22= = 22,, Ф Ф3 3 = = 33

СС11 = 1 – 1 + 2 = 2 = 1 – 1 + 2 = 2

СС22 = 1 – 2 + 2 = 1 = 1 – 2 + 2 = 1

СС33 = 1 – 3 + 2 = 0 = 1 – 3 + 2 = 0


С

пара

рідина

лід

D

В

А0,61

273

p кПа,

11

22

3

Т, К

РІВНЯННЯ

КЛАПЕЙРОНА–

КЛАУЗІУСА ТА

ЙОГО ЗАСТОСУВАННЯ

ДО ФАЗОВИХ

ПЕРЕТВОРЕНЬ



1 2

G1 > G2

де G – молярні

значення енергії

Гіббса

Рівноважний стан 1 dT, dp

Рівноважний стан 2

Перехід речовини з фази 1 до фази 2 при

р,Т = const

Якщо G1=G2 – фази у стані рівноваги ( p, T = const)

Фазова рівновага не порушується за умов:


2211 GdGGdG

21 GdGd

d G = Vdp – SdT

TdSpdVTdSpdV 2211

(при р + dр і T + dТ)або

Враховуючи, що

можна записати:

де V і S – зміна молярного об‘єму і ентропії під час ізотермічного фазового переходу одного молю речовини


,

12

12

V

S

VV

SS

Td

pd

,Т

HS

де Н і Т – теплота і температурафазового переходу.

При ізотермічному зворотньомуфазовому переході:

Рівняння Клапейрона–

Клаузіуса


VT

H

Td

pd

Плавлення

Hпл > 0

Vр < Vт або Vр > Vт

При підвищенні тиску


Якщо Vр–Vт>0, dТ/dp > 0

Температура плавлення

зростає

Якщо Vр–Vт<0,dТ/dp < 0

Температура плавлення

зменшується

Випаровуванняі сублімація

Hвип(суб) > 0

Vг > Vт та Vг > Vр

dТ/dp > 0


Температура випаровування

(сублімації) завждипідвищується зі

зростанням тиску

Графічний спосіб знаходження теплоти фазового перетворення


const

ln

TR

Hp

1/T 0

lnp

tg = –ΔН/R

const для вузького інтервалу температур, за умов, що

H = const

Проінтегруємо в інтервалі від p1 до p2:


const

ln

TR

Hp

211

2 11ln

TTR

H

p

p

припускаючи, що H = const

За допомогою цього рівняння

можна розрахувати:теплоту випаровування або

сублімації, якщо відомий тиск насиченої пари при двох температурах;

за умов відомих значень H фазового переходу та тиску насиченої пари p1 – тиск насиченої пари p2.


Дякую за увагу!Дякую за увагу!


Education

презентация фазовые I часть