Условия фазового равновесия
1. Пусть имеется двухфазная система (рис. 6.1), включающая К компонентов. Считается, что система находится в состоянии фазового равновесия
относительно i-го компонента, если не происходит результирующего перемещения данного компонента из одной фазы в другую.
Слово «результирующее» означает, что равновесие может быть динамическим: отдельные молекулы вещества могут переходить из одной фазы в другую, но количество переходов «туда» и «обратно» (в единицу времени) строго одинаково.
Тем самым мы дали определение фазового равновесия.
2. Условия же равновесия таковы. В гетерогенной системе имеется фазовое равновесие, если между фазами существуют следующие виды равновесий:
- термическое (равенство температур),
- механическое (равенство давлений)
- и химическое в отношении каждого компонента.
Сюда можно было бы добавить и другие виды равновесий — электрическое
и магнитное.
3. Первые два условия достаточно понятны. Например, хорошо известно, что
если водяной пар над поверхностью воды имеет давление меньше насыща-
ющего и (или) температуру ниже, чем у воды, то происходит перемещение
молекул воды из жидкой фазы в газовую.
4.Следовательно, надо лишь определить, что в общем виде понимается под химическим равновесием между фазами.
а) Допустим, что условия термического и механического равновесий со-
блюдены, и система, представленная на рис. 6.1, находится при постоянном
давлении и температуре. Тогда термодинамическим потенциалом (п. 4.4) в этой системе является энергия Гиббса.
б) Так, если в системе происходит перемещение некоторого количества dni компонента Yiиз фазы αв фазуβ, то изменение энергии каждой фазы таково:
Здесь μi (α) и μ i (β) — химические потенциалы вещества Yi(п. 4.7), т.е. энергия Гиббса 1 моля этого вещества в соответствующей фазе. Общее изменение энергии Гиббса системы при указанном перемещении равно
 |
в) Условием же равновесия системы (при постоянных Т и Р) является постоянство ее энергии Гиббса:
Следовательно, можно сформулировать такое условие химического равнове-
сия: фазы системы находятся в химическом равновесии друг с другом относительно компонента Yi, если химические потенциалы данного компонента в этих фазах одинаковы.
Рассмотрим, к чему сводится это условие в конкретных ситуациях.
Дата добавления: 2016-03-20; просмотров: 814;