46. Поняття про фазу, компонент, ступінь свободи. Фазові рівноваги. Правило фаз Гіббса.

Фазою в термодинаміці називається гомогенна частина гетерогенної системи, що має однаковий склад, фізичні та хімічні властивості, відділена від інших частин системи поверхнею поділу, при переході через яку відбувається стрибкоподібне змінення системи.

Компонентом системи називають будь-яку речовину, що входить до складу системи, яку з останньої можна видалити і яка може існувати у вільному вигляді. Спеціально виділяють поняття незалежного компонента.

В гетерогенних системах може реалізуватися також інший вид динамічної рівноваги, коли хімічна реакція не відбувається взагалі, але з однаковими швидкостями йдуть два протилежні процеси: перехід деякої речовини з однієї фази в іншу і зворотний перехід цієї речовини з другої фази в початкову. Таку рівновагу називають фазовою.

Компоненти – речовини, за допомогою яких можна визначити склад усіх фаз даної системи. Число незалежних компонентів системи (К) дорівнює числу речовин (n) мінус число рівнянь (х), які зв'язують їх концентрації в рівноважній системі.

К = n - х

Ступінь свободи- параметр системи, який можна довільно змінювати і який визначає стан системи.

Кількість ступенів вільності характеризує варіантність системи, тобто кількість незалежних змінних (тиск, температура і концентрація компонентів), які можна змінювати у деяких межах так, щоб кількість і вигляд фаз залишилися без змін.

Потрійній точці, де у стані рівноваги перебувають усі три фази (лід, вода і пара), відповідають певні значення тиску і температури. У разі зміни хоча б одного з цих параметрів зникне одна або дві фази, тому в потрійній точці незалежні параметри відсутні.

Число незалежних параметрів визначають за правилом фаз:

С = К – Ф + 2,

де С – число незалежних параметрів; К – компонентність системи; Ф - число фаз. Це правило було виведене Дж. Гіббсом і на його честь назване правилом Гіббса.

47. Фазові рівноваги в однокомпонентних системах. Фазова діаграма (діаграма стану) простої речовини, її характеристика. Умови кипіння та кристалізації рідини.

Однокомпонентна система складається з індиві-дуальної речовини, що може існувати у різних агрегатних станах і у різних твердих станах – поліморфних модифікаціях .

Стан однокомпонентніх систем визначають дві незалежні змінні, як правило, температура та тиск.

Згідно з правилом фаз максимальна кількість фаз, що перебувають у рівновазі, для однокомпонентної системи дорівнює 3.

Криві плавлення, випаровування і сублімації розбивають координатну площину на три області. Зліва від кривих плавлення і сублімації – область твердої фази, між кривими плавлення і випаровування – область рідких станів, справа від кривих сублімації і випаровування – область газоподібних станів речовини.

Будь-яка точка в одній з цих областей зображує відповідний однофазний стан речовини (рівноважний). Будь-яка точка, що лежить на одній з кривих, зображує стан рівноваги двох відповідних фаз речовини. Потрійна точка зображує рівновагу всіх трьох фаз. Таким чином, кожна точка на діаграмі зображує певний стан речовини, тому її називають діаграмою стану.