Способы выражения составов фаз

(1) - массовые доли компонентов в жидкой ( ) и паровой фазе ( ); где g и G-

(1) массы жидкой и паровой фаз, и -компонент жид/пар.фазы.

(2) - мольные доли компонентов в жидкой ( ) и паровой фазе ( ); где

(2) -число молей компонента и N-общее число молей смеси.

, , ,

(3) - объемная доля компонента; где -объем компонента и V-общий объем.

,

Пересчет массовых и мольных долей:

и - переход из мольных в массовые доли.

и - переход из массовых в мольные доли.

и - средняя мольная/массовая масса смеси.

- пересчет массовой доли в объемную.

- средняя плотность смеси.

- объемная концентрация.

Правило фаз Гиббса

Состояние равновесия характеризуется правилом фаз Гиббса, которое определяет связь между числом степеней свободы, числом ее компонентов и числом фаз.

Число независимых параметров, которые могут быть выбраны произвольно, чтобы привести систему в состояние равновесия – число степеней свободы.

где L – число степеней свободы n – число компонентов N – число фаз

В качестве степеней свободы могут выступать t,P,c

Для 2-х компонентной системы взаимно растворимых жидкостей L=2, а для нерастворимых L=1

Вывод уравнения:

1) Пусть система содержит N фаз и n компонентов в каждой фазе.

2) Состояние фаз фиксировано при Р и Т.

3) Состав каждой фазы можно рассчитать, задавая n-1 концентраций компонентов, а концентрация одного из компонентов является зависимой величиной и может быть рассчитана из условия, что сумма мольных долей всех компонентов в смеси равна 1.

4) - общее число переменных, определяющих состояние системы.

5) - общее число уравнений для расчета состояния системы, где (N-1) – число уравнений,

достаточных для расчета концентрации компонентов, n – число переменных.

6) Число уравнений не может превышать числа переменных, иначе уравнения будут несовместимыми. Разность между числом независимых переменных и числом уравнений равна числу произвольно изменяемых параметров в данной системе, меняя которые можно не менять число фаз в ней (степень свободы):

Насыщенные и ненасыщенные пары

Насыщенный пар – пар, находящийся в равновесии с жидкостью. Ненасыщенный (перегретый) пар – пар, который при данных Т и Р образует паровую систему без жидкой фазы. Ненасыщенные пары могут существовать при данном давлении, если их температура будет больше температуры насыщенных паров или при данной температуре, если их давление меньше давления насыщенных паров.

Р

АК- зависимость насыщенных паров от Т.

Каждая точка на кривой АК связывает давление

насыщенных паров с температурой кипения ж-ти.

К Состояние, при котором исчезает различие между

жидкой и газовой фазами – критическое состояние.

жидкая фаза - максимальная Т, при которой жидкая и пар.ф

Р существуют в равновесии.

С - Р, при котором вещество может быть в жид.с

А ненас при .

пар

Т Т

Классификация бинарных смесей

Бинарные смеси делятся на три группы в зависимости от степени их взаимной растворимости:

- нерастворимые

- частично растворимые

- взаимно растворимые: - образующие идеальные растворы

- частично отклоняющиеся от закона Рауля

- неидеальные растворы, значительно отклоняющиеся от закона Рауля

Основные законы фазового равновесия

Рассмотрим 3 основных закона фазового равновесия: закон Рауля, закон Дальтона и закон Генри.

1) Закон Рауля:

“Парциальное давление компонента идеального жидкого раствора равно произведению давления насыщенных паров компонента при данной температуре на мольную долю компонента в жидкой фазе”.

2) Закон Дальтона:

“Парциальное давление компонента газовой смеси равно произведению давления в системе π на мольную долю компонента в газовой смеси”.

Закон Дальтона является следствием уравнения Менделеева-Клапейрона:

(1)

(2)

(3)

из урав (2) и (3) →

3) Закон Генри:

“Парциальное давление компонента прямо пропорцииально его мольной концентрации”. Закон справедлив для разбавленных растворов.

- константа фазового равновесия данного компонента смеси.

- для идеальных растворов. компонента).