Вопрос 16. Понятия о фазовых превращениях. Фазовые переходы.

Фаза – равновесное состояние вещества, которое по своим физическим свойствам отличается от других возможных равновесных состояний вещества.

Переход из одной фазы в другую называется фазовым переходом.

Фазовый переход первого рода:

1. Поглощение или выделение скрытой теплоты перехода

2. Различие плотностей фаз

3. Скачкообразный характер появления новой фазы

4. Взаимное равновесие фаз в промежуточном состоянии.

5. Существование метастабильных состояний типа перегретой жидкости или пара.

Фазовые переходы второго рода – изменение симметрии кристаллической решетки без изменения ее типа.

1. Отсутствие скрытой теплоты перехода

2. Перестройка постепенная, без скачка

3. Нет метастабильных состояний

4. Не существует равновесия фаз.

В конечном счете, фазовые превращения вещества обусловлены изменением температуры и давления.

Вопрос 17. Диаграммы состояния.

На диаграмме состояния воды можно выделить три области: I-твердая фаза, II – жидкая фаза, III – газообразная фаза.

Линии АD, CD, BD – кривые фазового равновесии: BD – твердого и газообразного, AD – твердого и жидкого, CD – жидкого и газообразного. Точка D – тройная точка. Существующая одновременно во всех трех фазах (соответственно t=270К, и р=610,5 Па).

Удобно изображать процессы изменения состояния вещества, например изобарическое нагревание вещества в твердой фазе (точка 4). Изображается прерывистой прямой, параллельной Т. Эта прямая показывает, что в точке 5тело плавится, далее при повышении температуры, превращается в газ и далее, с повышением температуры полностью переходит в газообразное состояние.

Вопрос 18. Реальный газ. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы реального газа.

(P+ * )(V- b)= RT

В реальном газе, особенно при высоких давлениях и низких температурах, принебрегать силами сцепления молекул нельзя. Давление сил притяжения между молекулами реального газа вызывает добавочное сжатие газа создавая тем самым внутреннее давление p’. Расчет показывает, что p’= * , где а – коэффициент пропорциональности. А вообще p’ – поправка на давление. V – объем газа, предоставленный для движения молекул. У реального газа часть из этого объема занимают сами молекулы, поэтому фактический объем, в котором могут двигаться молекулы меньше V и равен V-V’, где V’= и называется поправка на объем, b – объем, занимаемый одной молекулой.

Изобразим зависимость V от Р при t=const, для различных температур, причем Т1>T2>Tk>T3>T4. Полученные кривые называют изотермой Ван-дер-Ваальса.

При низких температурах изотермы имеют максимум и минимум, при температуре Тк на изотерме есть только точка перегиба К, при высоких температурах изотермы похожи на изотермы идеального газа, эта особенность просто объясняется математически. Приведем уравнение к нормальному виду для 1 моль вещества:

PV³-(Pb+RT)V²+V-ab

Уравнение кубическое, имеет либо 3 вещественных корня, либо 1 вещественный и 2 мнимых, очевидно, что 3 вещественных корня может быть когда температуры низкие. Второй случай изотермы при высоких.