Правило фаз Гиббса

Пусть имеется система, состоящая из трех фаз (I), (II), (III). Тогда условия равновесия можно записать следующим образом:

1) р⁽¹⁾ = р⁽¹¹⁾ = р⁽¹¹¹⁾ – условие механического равновесия,

2) Т⁽¹⁾ = Т⁽¹¹⁾ = Т⁽¹¹¹⁾ – условие термического равновесия,

m_i⁽¹⁾ = m_i⁽¹¹⁾ = m_i⁽¹¹¹⁾ – условие химического равновесия.

Из анализа этих условий и было получено правило фаз Гиббса, которое обычно формулируют следующим образом:

Число степеней свободы (f) равновесной термодинамической системы, на которую влияют только температура (Т) и давление (р), равно числу независимых компонентов системы (k) минус число фаз (Ф) плюс 2.

Математически правило фаз Гиббса записывается так: f = k – Ф + 2.

Число степеней свободы – это число независимых переменных, которые можно изменять произвольно в некоторых пределах так, чтобы число и природа фаз остались прежними.

Число степеней свободы характеризует вариантность системы, которая в зависимости от величины f может быть следующей:

1) нонвариантная система (безвариантная, f = 0),

2) моновариантная система (одновариантная, f = 1),

3) бивариантная система (двухвариантная, f = 2) и т.д.

На практике часто рассматривают влияние только одного переменного внешнего параметра на систему (т.е. берут или постоянное давление (тогда Т¹const), или постоянную температуру (тогда p¹const)). В этом случае n=1 и правило фаз Гиббса имеет вид:

f = k – Ф + 1. (единица относится к переменному внешнему параметру).

Пример 4.3Определить число компонентов в системах:

a) Н₂(г) + I₂(г) = 2НI(г),

б) СaCO₃(тв) = СaO(тв) + СO₂(г).

Решение. a) В этой системе имеется одно уравнение, связывающее концентрации состовляющих частей:

H₂(г) + I₂(г) = 2HI(г)

,

следовательно, число компонентов в этой системе равно: .

б) В этой системе также имеется только одно уравнение:

CaCO₃(тв) → СaO(тв) + СO₂(г)

,

следовательно, система будет двухкомпонентной, поскольку

.

Дата добавления: 2014-05-02; просмотров: 323; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!