Зависимость температуры плавления от давления

Когда речь идет о фазовом переходе т→ж, т.е. в случае диаграммы воды (рис. 7.2), необходимо обратиться к кривой ОВ — зависимости T_пл от Р.

где по-прежнему

б) Следовательно, и крутизна, и знак производной определяется величиной Как правило, эта величина (т. е. разность молярных объемов вещества в жидком и твердом состояниях) является небольшой.

Поэтому чрезвычайно слаба и зависимость температуры плавления от давления, что мы наблюдали для плавления льда (пп. 7.2—7.3).

2. а) Так, при снижении давления от 760 мм рт. ст. до 4,6 мм рт. ст. в случае
льда T_пл изменяется всего на 0,01°С. Кроме того, для большинства веществ
При плавлении объем обычно увеличивается на 3—5 %. Поэтому и

б) Однако некоторые вещества представляют исключение. Среди них — вода, висмут, галлий. Объем льда при плавлении уменьшается на 8 %, т. е. здесь

Вследствие этого кривая ОВ на диаграмме состояния воды имеет слабый
отрицательный наклон.

3. Для практических расчетов более удобна приближенная интегральная
форма уравнения (7.26). Она основывается на том, что зависимость T_пл от Р —
очень слаба, отчего ее на рассматриваемом интервале давлений можно считать
линейной.

где ΔT_пл,1 — температура плавления при исходном давлении. Таким образом, зная ΔT_пл при одном давлении, можно оценить ее при другом давлении.

Краткое содержание главы 7

1. В главе рассмотрены фазовые состояния ОДНОКОМПОНЕНТНЫХ систем. Если из внешних параметров на такую систему влияют только давление и температура, то правило фаз Гиббса приобретает вид:

С = 3 – Ф,

где С – число степеней свободы системы, а Ф – количество фаз.

а) В качестве конкретной системы рассмотрена ВОДА (находящаяся в цилиндре под поршнем). Диаграмма её состояния имеет три монофазные области (Т, Ж, Г). Они разделены тремя линиями, сходящимися в одной (т.н. тройной) точке. Линии соответствуют двухфазным состояниям системы. При этом они отражают ту или иную зависимость:

- давления насыщенного пара от температуры,

- температуры кипения или плавления от внешнего давления.

В тройной точке одновременно сосуществуют три фазы воды.

б) На диаграмме состояния СЕРЫ – четыре области (две модификации твёрдой серы, а также Ж и Г), разделённые шестью линиями.

2. Ход линий фазовых диаграмм описывается УРАВНЕНИЕМ КЛАУЗИУСА-КЛАЙПЕРОНА.

а) Наиболее общая форма данного уравнения такова:

Она показывает, что при фазовом равновесии произвольно изменяться может лишь один из внешних параметров – либо Т, либо Р.

Тогда, зная давление насыщенного пара при температуре T₁, можно оценить давление пара при другой температуре, T₂ .

Зная T_пл при одном давлении, можно найти T_пл при другом давлении.

Глава 8. РАСТВОРЫ

В этой главе будут рассмотрены двухкомпонентные системы, точнее, частный вид таких систем — растворы.

Природа растворов

1. а) Раствор — это гомогенная система, в которой одно вещество равномерно
распределено в среде другого или других веществ.

б) Растворы бывают газообразными, жидкими и твердыми. В случае жидких
растворов различают растворитель и растворенное вещество. Но иногда такое
подразделение становится весьма условным — например, если одна жидкость
смешивается с другой. При необходимости же подразделения будут использованы индексы: 1 — для растворителя, 2 — для растворенного вещества.

2. При растворении происходит взаимодействие между компонентами раствора вида 1—1, 2—2 и 1—2, которое во многом зависит от полярности молекул компонентов.

а) В полярных молекулах, даже если они в целом не заряжены, электрический заряд распределен асимметрично,
т.е. эти молекулы представляют собой диполи с условными
зарядами δ+ и > δ- (рис.8.1,a). Простейший пример — молекулы воды; здесь отрицательное электронное облако оттянуто на кислород (рис. 8.1,6).

В органических молекулах полярность создается за счет присутствия электрофильных элементов (О, N, S, Р).

б) Неполярные же органические молекулы — это, как правило, либо чистые углеводороды, либо вещества с преобладающей углеводородной частью; электронное облако распределено равномерно, дипольной структуры нет.

3. Как известно, «подобное растворяется в подобном», т.е. чем ближе полярные
(или неполярные) свойства компонентов, тем лучше их взаимная растворимость. Так, сахароза (полярное вещество) хорошо растворяется в воде (тоже полярной жидкости). Зато масло (неполярное вещество) в воде не растворяется.

4. А что понимают под идеальными растворами? В отличие от идельных газов, здесь не предполагается, что между молекулами системы нет никаких
взаимодействий. Предполагается лишь, что все эти взаимодействия одинаковы.

Итак, раствор называется идеальным, если в нем все виды межмолекулярных взаимодействий (т.е. взаимодействия вида 1—1, 2—2, 1—2) одинаковы по характеру и силе.Именно таким растворам посвящена настоящая глава.