Правило фаз

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Фазова діаграма

Прáвило фаз, або правило Гіббса — співвідношення, що пов'язує кількість різних речовин (компонентів), фаз і термодинамічних ступенів свободи у гетерогенній системі (у стані термодинамічної рівноваги). Цим правилом користуються для знаходження у певному пункті фазової діаграми найвищого значення кількості термодинамічних ступенів свободи.

,

де f — кількість термодинамічних ступенів свободи; N — кількість компонентів системи; P — кількість фаз.

,

тому що на тверду речовину зміна тиску впливає трішки або зовсім не впливає.

Історія[ред.ред. код]

Правило фаз сформулював у 1870-х Джозая Віллард Ґіббс.

Теорія[ред.ред. код]

Умовою співіснування фаз є рівність хімічних потенціалів кожної з речовин у кожній із фаз. Хімічний потенціал речовини в певній фазі залежить від N+1 змінних: температури, тиску, концентрацій речовин у фазі, яких налічується N-1. Якщо таких фаз P, то загалом налічується P·(N-1)+2 змінні. Кількість рівнянь, в яких прирівнюються хімічні потенціали кожної з речовин у кожній із фаз N·(P-1). Таким чином, необхідна умова того, що хімічні потенціали можна прирівняти:

,

а число f=N+2-P визначає кількість змінних, які можна обрати довільно. Ці змінні отримали назву термодинамічних ступенів свободи.

Приклади[ред.ред. код]

Вода[ред.ред. код]

Вода може перебувати в трьох фазах: у вигляді криги, рідини та (пари) газу. Стан, коли всі три фази співіснують, має

ступенів свободи. Тому на фазовій діаграмів він може позначатися лише одніїю точкою (це потрійна точка води).

Стан, коли співіснують 2 фази (наприклад, вода й газ) має

ступенів свободи, тобто зображається на фазовій діаграмі лінією. Справді, в залежності від тиску й температури вода й пара можуть існувати в різних співвідношеннях. Проте, при вибраній температурі тиск і співвідношення води в рідкому стані і парі у рівноважному стані фіксоване. Для заданого тиску існує єдина температура, при якій водяна пара над поверхнею рідини насичена (точка роси).

Суміші[ред.ред. код]

Суміш двох речовин може існувати щонайбільше в чотирьох фазах одночасно, оскільки для неї N = 2, і при f = 0 число P повинно дорівнювати чотирьом. Відповідно, максимальна кількість фаз для суміші трьох речовин — п'ять тощо. Для бінарної суміші потрійні точки складатимуться в лінії (число ступенів свободи f = 1), а співіснування двох фаз задається повехнею в просторі, визначеному тиском, температурою і концентрацією однієї з речовин.

Посилання[ред.ред. код]

Посудина Дьюара Це незавершена стаття з фізичної хімії.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.