Равновесие фаз в однокомпонентных системах
жүктеу/скачать 0.97 Mb.
|
5.5.3 Фазовая диаграмма серыСера имеет две кристаллические модификации, каждая из которых может находиться в состоянии фазового равновесия с газом. В состоянии равновесия химические потенциалы вещества в различных фазах равны между собой, т. е. химический потенциал кристаллической фазы равен химическому потенциалу равновесного (насыщенного) пара. Следовательно, область температур и дамений, в которых устойчива та или иная кристаллическая фаза, определяется значениями химического потенциала насыщенного пара, который для чистого вещества связан с давлением таким выражением: (т,р) (т,р) +RTlnp, (526) где ц (т, р) — стандартный химический потенциал насыщенного пара над 1'-той фазой при давлении 1 бар. С учетом уравнения (5.26) можно сделать заключение, что при заданной температуре и давлении устойчива та кристаллическая модификация, над которой меньше давление насыщенного пара. На фазовой диаграмме серы (рис. 5.6) давлению насыщенного пара над ромбической серой соответствует кривая ADO, а давлению насыщенного пара над моноклинной серой — кривая dDFf При температурах ниже TD давление насыщенного пара над ромбической серой ниже, чем над моноклинной, и здесь термодинамически устойчива ромбическая кристаллическая модификация серы. В области температур от TD до ТЕ, напротив, значения давления ниже над моноклинной серой, и над отрезком DF кривой dDFf устойчива данная кристаллическая модификация. Этот отрезок соответствует линии фазового равновесия сера моноклинная — сера газообразная. Аналогично, на рис. 5.6 отрезок кривой AD соответствует фазовому равновесию сера ромбическая — сера газообразная, а отрезок ЕС — равновесию жидкость — газ.
Рис. 5.6 — Схематическое представление фазовой диаграммы серы На фазовой диаграмме приведены также линии бинарных равновесий между конденсированными фазами: DE — сера ромбическая — сера моноклинная; ЕВ — сера ромбическая — жидкость; РЕ — сера моноклинная — жидкость. В плоскости р — Т линии фазовых равновесий делят диаграмму серы на четыре области, соответствующие пару (SG), жидкости (SL) и двум кристаллическим модификациям серы: ромбической (SR) и моноклинной (SM). В точках 1), Е и F в равновесии сосуществуют три фазы. Однако из четырех фаз можно составить четыре сочетания по три, т. е. сера может иметь еще одну точку трехфазного равновесия. Это точка О равновесного сосуществования перегретых кристаллов серы ромбической, переохлажденной жидкой серы и равновесных с ними паров, пересыщенных относительно серы моноклинной. Такая система — метастабильна. Она состоит из трех фаз, которые равновесны между собой благодаря равенству их химических потенциалов. Но все эти фазы тер- 108
модинамически неравновесны, так как при температуре То может существовать еще одна фаза с более низким химическим потенциалом (сера моноклинная). Также метастабильными относительно серы моноклинной являются бинарные равновесия на линиях DO, ОЕ и 0F. Все фазовые переходы между термодинамически стабильными фазами серы являются энантиотропными и могут протекать самопроизвольно как в прямом, так и в обратном направлениях. Так, если при давлении температуру ромбической серы увеличить от Тл до Тп, то в точке L2 начнется (и полностью завершится) фазовый переход сера ромбическая — сера моноклинная. При охлаждении моноклинной серы от Тп до Тп в точке L2 осуществляется обратный фазовый переход: сера моноклинная — сера ромбическая. жүктеу/скачать 0.97 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|