Фазовые переходы. Правило фаз Гиббса

Фазы – это различные формы одного и того же вещества, отличающиеся по своим физическим свойствам и разделенные поверхностями раздела.

Фазы и агрегатные состояния вещества (твердое, жидкое и газообразное) не тождественны. Понятие фазы шире, чем агрегатное состояние: вещество в одном агрегатном состоянии может находиться в разных фазах. Так, например, углерод в твердом агрегатном состоянии может иметь две кристаллические модификации: алмаз и графит, являющиеся различными твердыми фазами углерода.

Фазы способны к взаимным переходам, называемых фазовыми переходами (превращениями).

Системы, в которых происходят фазовые превращения, сопровождающиеся перераспределением массы между фазами, относятся к сложным системам. Состояние такой сложной термодеформационной системы определяется какими-либо двумя термодинамическими параметрами (например, P и T, P и V, T и S) и концентрациями фаз.

Число независимых термодинамических параметров состояния С-компонентной Р-фазной сложной термодеформационной системы определяется по правилу фаз Гиббса:

(1.3)

Здесь n – число термодинамических параметров состояния (из двух), которое может быть произвольно изменено (в определенных пределах) без изменения количества и вида фаз.

Так как по физическому смыслу n ≥0, то

Последнее уравнение означает, что для сложной термодеформационной системы число фаз при их равновесном сосуществовании не может превышать число компонентов системы более чем на две единицы.

Фазовые переходы подразделяются на 2 рода. При фазовых переходах I-го рода скачком изменяются удельный объем V и удельная энтропия S:

Так как ΔS ≠ 0, то при фазовых переходах I-го рода теплота выделяется или поглощается. Эта теплота называется теплотой фазового перехода.

Примерами фазовых переходов I-го рода являются все агрегатные превращения: испарение – конденсация, плавление – отвердевание (кристаллизация), сублимация – десублимация, - а также переходы твердых веществ из одной кристаллической модификации в другую.

При фазовых переходах II–го рода скачком изменяются: теплоемкость, коэффициент теплового расширения, коэффициент изотермической сжимаемости.

Примерами фазовых переходов II–го рода являются переход гелия I в гелий II, металла из нормального в сверхпроводящее состояние.

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 217; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!