Fazy, Chemia fizyczna
[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Równowagi fazowe
Układ znajdujący się w ustalonych warunkach ciśnienia i
temperatury ma tendencjÄ™ do zmniejszania swojej entalpii
swobodnej.
Jeżeli np. faza stała w pewnej temperaturze i pod pewnym
ciśnieniem charakteryzuje się mniejszą wartością entalpii
swobodnej niż faza ciekła, to termodynamicznie trwała jest faza
stała i ciecz będzie samorzutnie krzepnąć
Temperatura przemiany fazowej –
wtedy G obu faz sÄ…
jednakowe, czyli
∆
G
p.f
= 0 (nie obserwuje siÄ™ tendencji do
przemiany jednej fazy w drugÄ…)
Wykres fazowy substancji – pokazuje w jakich warunkach p i T dana
faza jest termodynamicznie trwała
Ile faz może występować równocześnie?
Reguła faz Gibbsa
W warunkach równowagi:
s =
α
-
β
+ 2
Gdzie: s – liczba stopni swobody
α
- liczba niezależnych składników
β
- liczba faz
Dla układu jednoskładnikowego:
s = 3 -
β
czyli w układzie jednoskładnikowym mogą występować
maksymalnie trzy fazy
Zależność między ciśnieniem i temperaturą w stanie równowagi dwufazowej
G
f1
= G
f2
Gdy temperatura układu wzrośnie o dT, ciśnienie zmieni się o dp, a entalpia
swobodna o dG:
dG = dH –TdS – SdT = dU + pdV +Vdp – TdS – SdT
Ponieważ TdS = dq(odwr) a dU = dq – pdV
dG = Vdp - SdT
dG
f1
= dG
f2
V
f1
dp – S
f1
dT = V
f2
dp – S
f2
dT
(V
f1
–V
f2
)dp = (S
f1
–S
f2
)dT
dp
=
∆
S
pf
=
∆
H
pf
prawo Clausiusa Clapeyrona
dT
∆
V
∆
V
T
pf
pf
pf
Gdy jednÄ… z faz jest faza gazowa,
∆
V
pf
≅
V
g
Zakładamy, że gaz spełnia równanie gazu doskonałego
Wtedy:
dp
=
∆
H
pf
p
dT
RT
2
Po scałkowaniu
ln(
p
2
)
=
−
∆
H
pf
(
1
−
1
)
p
R
T
T
1
2
1
[ Pobierz całość w formacie PDF ]