Фаза — это часть системы с одинаковыми свойствами, ограниченная границей раздела, на которой свойства меняются скачком. По правилу равновесия фаз Гиббса вариантность системы (w)
w = k — f + 2.
Задачи на фазовое равновесие в однокомпонентной системе решаются с использованием уравнения Клаузиуса-Клапейрона. Это уравнение в дифференциальной форме имеет вид
, (6.1)
где 
— мольная энтальпия фазового перехода чистого вещества k . 
— температура фазового перехода (часто верхний индекс опускают) . 
— изменение мольного объема при фазовом переходе.
Для фазовых переходов, в которых одной из фаз является пар, справедливы следующие формы уравнения Клаузиуса-Клапейрона
, (6.2)
, (6.3)
где p — давление насыщенного пара, Па. Насыщенный пар — это пар, находящийся в равновесии с жидкостью (или с твердым веществом в случае процесса возгонки).
Пример 1. Для чистого вещества А известны температурные зависимости давления насыщенного пара над жидким веществом А (т.е. при равновесии жидкость-пар) и давление насыщенного пара над кристаллами вещества А (т.е. при равновесии кристаллы-пар). По этим данным найдите координаты тройной точки . определите графически мольные теплоты испарения и возгонки, полагая, что они не зависят от температуры . рассчитайте мольную теплоту плавления в тройной точке.
|
Представленная информация была полезной? ДА 61.26% НЕТ 38.74% Проголосовало: 1497 |
|
Решение. Зависимости 
для указанных равновесий представляют собой кривые линии, поэтому нахождение тройной точки (точка пересечения этих двух зависимостей) будет не совсем точным. Для решения задачи экспериментальные данные нужно представить в таком виде, чтобы получаемые зависимости были линейными. Это можно сделать, если рассмотреть интегральную форму уравнений Клаузиуса−Клапейрона
, (6.4)
, (6.5)
где уравнение (6.4) соответствует зависимости натурального логарифма давления насыщенного пара от обратной температуры для равновесия жидкость-пар, а уравнение (6.5) — для равновесия кристаллы-пар. Изобразив на одном рисунке зависимости 
для обоих равновесий (рис. 6.1), по угловым коэффициентам прямых легко найти мольные энтальпии испарения и возгонки, а по координатам точки пересечения прямых линий − координаты тройной точки.
Мольные теплоты испарения и возгонки находят по соотношениям
.
.
Зная, что мольная энтальпия возгонки равна сумме мольных энтальпий испарения и плавления 
= 
+ 
, далее определяют величину мольной энтальпии плавления.
