Авиационно инженерство Административно право Административно право Беларус Алгебра Архитектура Безопасност на живота Въведение в професията „психолог” Въведение в икономиката на културата Висша математика Геология Геоморфология Хидрология и хидрометрия Хидросистеми и хидравлични машини Културология Медицина Психология икономика дескриптивна геометрия Основи на икономически т Oria професионална безопасност Пожарна тактика процеси и структури на мисълта, Професионална психология Психология Психология на управлението на съвременната фундаментални и приложни изследвания в апаратура социалната психология социални и философски проблеми Социология Статистика теоретичните основи на компютъра автоматично управление теория на вероятностите транспорт Закон Turoperator Наказателно право Наказателно-процесуалния управление модерна производствена Физика Физични феномени Философски хладилни инсталации и екология Икономика История на икономиката Основи на икономиката Икономика на предприятията Икономическа история Икономическа теория Икономически анализ Развитие на икономиката на ЕС Спешни ситуации ВКонтакте Однокласници Моят свят Facebook LiveJournal Instagram

Фазови преходи на I и II вид. Диаграма на състоянието Тройна точка.




Фазови преходи I и II

Фазата е термодинамично равновесно състояние на вещество, което се различава във физическите свойства от други възможни равновесни състояния на същото вещество. Ако например има вода в затворен съд, тогава тази система е двуфазна: течната фаза е вода; газообразна фаза - смес от въздух с водна пара. Ако хвърлите парчета лед във водата, тогава тази система ще стане трифазна, в която ледът е твърда фаза. Често понятието "фаза" се използва в смисъл на агрегирано състояние, но трябва да се има предвид, че то е по-широко от понятието за състояние на агрегация. В едно единствено състояние на агрегиране веществото може да бъде в няколко фази, които се различават по своите свойства, състав и структура (например ледът се среща в пет различни модификации - фази). Преходът на вещество от една фаза към друга - фазов преход - винаги е свързан с качествени промени в свойствата на веществото. Пример за фазов преход могат да бъдат промените в агрегата

състояние на веществата или преходите, свързани с промени в състава, структурата и свойствата на веществото (например, преходът на кристално вещество от една модификация към друга).

Има фазови преходи на два рода. Фаза преди тип I (например, топене, кристализация и т.н.) се придружава от абсорбцията или отделянето на топлина, наречена топлина на фазовия преход. Фазовите преходи от първия вид се характеризират с постоянство на температурата, промени в ентропията и обема. Обяснението за това може да се даде, както следва. Например, когато се топи, тялото трябва да съобщи някаква топлина, за да предизвика разрушаването на кристалната решетка. Топлината, която се подава по време на стопяването, не е за отопление на тялото, а за прекъсване на междуатомните връзки, поради което топенето протича при постоянна температура. В такива преходи - от по-подредено кристално състояние до по-малко подредено течно състояние - степента на разстройство се увеличава, т.е. съгласно втория закон на термодинамиката, този процес е свързан с увеличаване на ентропията на системата. Ако преходът се случи в обратна посока (кристализация), системата излъчва топлина.

Фазовите преходи, които не са свързани с абсорбцията или освобождаването на промяната на топлина и обем, се наричат ​​фазови преходи от тип II. Тези преходи се характеризират с постоянство на обема и ентропията, но рязката промяна в топлинния капацитет. Обща интерпретация на фазовите преходи от втория вид е предложена от съветския учен Л. Д. Ландау (1908–1968). Според тази интерпретация, фазовите преходи на втория вид са свързани с промяна в симетрията: над точката на преход системата, като правило, има по-висока симетрия от точката на преход по-долу. Примери за фазови преходи от втория вид са: преход на феромагнитни вещества (желязо, никел) при определено налягане и температура в парамагнитно състояние; преход на метали и някои сплави при температура, близка до 0 K, към свръхпроводящото състояние, характеризираща се с


border=0


поетапно намаляване на електрическото съпротивление до нула; превръщането на обикновен течен хелий (хелий I) при Т - 2.9 К в друга течна модификация (хелий II), която има свръхфлуидни свойства.

Диаграма на състоянието Тройна точка

Ако системата е еднокомпонентна, т.е. състояща се от химически хомогенна субстанция или негово съединение, тогава понятието за фаза съвпада с понятието за агрегирано състояние. Съгласно § 60, същото вещество, в зависимост от съотношението между удвоената средна енергия на една степен на свобода на хаотичното термично движение на молекулите, и най-ниската потенциална енергия на взаимодействието на молекулите могат да бъдат в едно от трите агрегатни състояния: твърдо, течно или газообразно. Това съотношение, от своя страна, се определя от външни условия - температура и налягане. Следователно, фазовите трансформации също се определят от промените в температурата и налягането. За визуално представяне на фазовите трансформации се използва диаграма на състоянието (Фиг. 115), в която координатите между температурата на фазовия преход и налягането са определени в p, T координатите като кривите на изпаряване (KI), топене (KP) и сублимация (CS), разделящи полето на диаграмата. три области, съответстващи на условията на съществуване на твърди (ТТ), течни (G) и газообразни (G) фази. Кривите в диаграмата се наричат ​​криви на фазово равновесие, всяка точка на която съответства



Съществуват равновесни условия за две съвместно съществуващи фази: KP - твърдо и течно, KI - течност и газ, KS - твърдо вещество и газ.

Точката, в която тези криви се пресичат и която следователно определя условията (температура Ttr и съответното равновесие на налягане ptr) на едновременното равновесно съжителство на трите фази на вещество, се нарича тройна точка. Всяко вещество има само една тройна точка. Тройната точка на водата се характеризира с температура от 273,16 К (по Целзиева скала, съответства на температура от 0,01 ° С) и е основната отправна точка за конструиране на термодинамична температурна скала.

Термодинамиката дава метод за изчисляване на равновесната крива на две фази на едно и също вещество. Съгласно уравнението на Клапейрон - Клаузиус, производното на равновесното налягане по отношение на температурата

където L е топлината на фазовия преход, (V2-V1) е промяната в обема на веществото при преминаване от първата фаза към втората, Т е температурата на прехода (изотермичен процес).

Уравнението на Клапейрон - Клаузиус дава възможност да се определят наклоните на равновесните криви. Тъй като L и T са положителни, наклонът се дава със знака V2-V1. С изпаряването на течности и сублимацията на твърдите вещества, обемът на веществото винаги се увеличава, следователно, съгласно (76.1), dp / dT> 0; следователно в тези процеси повишаването на температурата води до увеличаване на налягането и обратно. Когато се разтопят повечето вещества, обемът обикновено се увеличава, т.е. dp / dT> 0; Следователно, увеличаването на налягането води до увеличаване на температурата на топене (твърд KP на фиг. 115). За някои вещества (Н20, Ge, чугун и др.) Обемът на течната фаза е по-малък от обема на твърдата фаза, т.е. dp / dT <0; Следователно увеличаването на налягането се съпровожда от намаляване на температурата на топене (пунктирана линия на фиг. 115).

Диаграма на състоянието, построена върху

въз основа на експериментални данни, той позволява да се прецени състоянието на дадено вещество при определени р и Т, както и кои фазови преходи ще се случват по време на определен процес. Например, при условия, съответстващи на точка 1 (Фиг. 116), веществото е в твърдо състояние, точка 2 в газообразно състояние и точка 3 в течно и газообразно състояние по едно и също време. Да предположим, че вещество в твърдо състояние, съответстващо на точка 4, е подложено на изобарно нагряване, показано на диаграмата на състоянието на хоризонталната пунктирана права линия 4-5-6. От фигурата може да се види, че при температура, съответстваща на точка 5, веществото се разтопява, при по-висока температура, съответстваща на точка 6, тя започва да се превръща в газ. Ако веществото е в твърдо състояние, съответстващо на точка 7, тогава при изобарно нагряване (прекъсната права линия 7-8), кристалът се превръща в газ, минавайки през течната фаза. Ако веществото е в състояние, съответстващо на точка 9, тогава при изотермична компресия (прекъсната права линия 9-10) тя ще премине през следните три състояния: газ - течност - кристално състояние.

Диаграмата на състоянието (виж фиг. 115 и 116) показва, че кривата на изпаряване завършва в критичната точка К. Следователно е възможно непрекъснат преход на вещество от течността към газообразно състояние и обратно около критичната точка, без пресичане на кривата на изпаряване (преход 11-12). 116), т.е. такъв преход, който не е съпроводен от фазови трансформации. Това е възможно поради факта, че разликата между газ и течност е чисто количествена (и двете състояния, например, са изотропни). Преходът на кристално състояние (характеризиращо се с анизотропия) в течно или газообразно състояние може да бъде рязък (в резултат на фазов преход), следователно

кривите на топене и сублимация не могат да бъдат прекратени, какъвто е случаят с кривата на изпаряване в критичната точка. Кривата на топене отива до безкрайност и сублимационната крива отива до точката, където p = 0 и T = 0.





; Дата на добавяне: 2018-01-08 ; ; Видян: 633 ; Публикуваните материали нарушават ли авторските права? | | Защита на личните данни | РАБОТА НА ПОРЪЧКА


Не намерихте това, което търсите? Използвайте търсенето:

Най-добрите думи: Но каква математика си ти, ако не можеш правилно да си парола ??? 7514 - | 6570 - или прочетете всички ...

2019 @ ailback.ru

Генериране на страницата над: 0.002 сек.