Презентация на тему "Основные понятия фазового равновесия"

Содержание

• 
  Слайд 1
  

  Тема 1.6. Фазовые равновесия

• 
  Слайд 2

  Основные понятия фазового равновесия

  Фаза -совокупность гомогенных частей системы, обладающих одинаковыми термодинамическими свойствами и отделенных от других частей системы видимыми поверхностями раздела. Фазовые равновесия - состояния, при которых процесс перехода веществ из одной фазы в другую не сопровождается изменением их химического состава. Компонент - химически однородная составная часть системы, которая при выделении из системы существует в изолированном виде как угодно долго.

• 
  Слайд 3

  Примеры систем

  Смесь газов (O2 + N2 + H2) Однофазная система, состоящая из трех компонентов Трехфазная система, один компонент

• 
  Слайд 4

  Физические системы

  В физических системах (т.е. системах, составные части которых не реагируют друг с другом) число независимых компонентов равно числу составных частей системы (составной частью называется всякое простое вещество или химическое соединение, входящее в систему). В таких системах можно произвольно изменять равновесные концентрации всех составных частей, не вызывая изменения числа и вида фаз в системе, т.е. все составные части системы являются независимыми друг от друга.

• 
  Слайд 5

  Химические системы

  В системах, где составные части реагируют друг с другом (химические системы), число независимых компонентов равно числу составных частей минус число химических реакций, протекающих в системе при данных условиях: CaCO3CaO + CO2 3 фазы, 3 составные части, 3-1(химическая реакция)=2 независимых компонента. Концентрацию любых двух из трех веществ, связанных одним уравнением, можно изменять произвольно. Концентрация третьего вещества – величина зависимая и определяется из уравнения реакции.

• 
  Слайд 6

  Число степеней свободы

  Под числом степеней свободы понимают условия (Т, Р, С), которые можно (до известного предела) произвольно изменять в системе без нарушения состояния равновесия (т.е. без изменения числа и вида фаз) Ненасыщенный пар - система с двумя степенями свободы (Р и Т), насыщенный – с одной (Р или Т). Ненасыщенный раствор – система с двумя степенями свободы (Т и С), насыщенный – с одной (Т или С).

• 
  Слайд 7

  Уравнение правила фаз

  Ф + С = К + 2 Ф- число фаз, К – число компонентов, С – число степеней свободы Для конденсированных систем уравнение принимает вид: Ф + С = К + 1 В данном случае не учитывается один из факторов – внешнее давление.

• 
  Слайд 8

  Классификация гетерогенных систем

  По числу компонентов: однокомпонентные, двухкомпонентные и т.д. По числу степеней свободы (характеризует вариантностьсистемы): одновариантные (моновариантные), двухвариантные (бивариантные), безвариантные (нонвариантные) – при отсутствии степеней свободы.

• 
  Слайд 9

  Равновесие в однородных системах

  Рассмотрим на примере воды: К = 1 С = 1 + 2 – Ф

• 
  Слайд 10

  Фазовая диаграмма (диаграмма состояния)

  Фазовая диаграмма выражает зависимость состояния системы (и фазовых равновесий в них) от внешних условий или состава системы. Диаграмма, построенная в масштабе по опытным данным, позволяет определить состояние системы при любых заданных условиях.

• 
  Слайд 11

  Диаграмма состояния воды

  Любая точка на каждом из фазовых полей характеризует однофазную систему, обладающую 2-мя степенями свободы Точки на линиях, разделяющих фазовые поля, характеризуют равновесия двух фаз, при этом система моновариантна В точке О, называемой тройной точкой, при строго заданных условиях в равновесии находятся три фазы, при этом система безвариантна

• 
  Слайд 12

  Равновесие в двухкомпонентных системах

  Примеры: сплавы двух металлов, расплав двух солей, любой раствор, состоящий из растворителя и одного растворенного вещества. Для системы из двух компонентов правило фаз записывается в виде: К = 2 С = 2 + 2 – Ф.

• 
  Слайд 13

  Диаграммы состояния двухкомпонентных систем

  В общем случае для построения диаграмм состояния двухкомпонентных систем пользуются тремя осями координат: Т, Р и С. В частном случае при изучении конденсированных систем, состоящих только из жидких и твердых фаз, фактор давления можно не учитывать (особенно если исследования проводят при атмосферном давлении). В этом случае фазовые диаграммы строят в координатах Т – С. Примертакой системы – сплав из двух нелетучих металлов.

• 
  Слайд 14

  Термографический анализ

  Основные методы изучения сплавов – микроскопические исследования, рентгеновский структурный анализ, термический анализ. Термический анализ основывается на определении температур фазовых превращений. Для проведения анализа приготовляют ряд образцов сплава известного состава. Каждый из образцов расплавляют и затем, медленно охлаждая, регистрируют температуру расплава через определенные промежутки времени. Автоматическую запись кривых охлаждения – термографию – проводят на пирометрах.

• 
  Слайд 15

  Фазовая диаграмма сплава Bi-Cd (диаграмма плавкости)

• 
  Слайд 16

  Характерные линии и области на фазовой диаграмме сплава Bi-Cd

• 
  Слайд 17

  Точка эвтектики

  Эвтектика– неоднородная механическая смесь, состоящая из мелких кристаллов одного и другого компонента. Эвтектический сплав – сплав, обладающий наиболее низкой температурой кристаллизации (по сравнению с температурой кристаллизации отдельных компонентов смеси). Кристаллизация таких сплавов от начала до конца происходит при постоянной температуре, как у чистых металлов).

• 
  Слайд 18

  Двухкомпонентные водно-солевые системы

  Диаграммы состояния таких систем как правило являются плоскостными, их строят в координатах Т – С. Если при растворении соль не образует с водой кристаллогидрата, то диаграмма состояния будет подобна диаграмме состояния системы Bi-Cd. В водно-солевых системах эвтектика называется криогидратом, а температура, ей отвечающая – криогидратной точкой. Криогидрат представляет собой механическую смесь мелких кристаллов льда и соли.

• 
  Слайд 19

  Примеры криогидратных смесей