7.8. Тройная точка. Диаграмма состояния

В

Рис 16.

озьмем вещество в виде жидкости и находящегося с ней в равновесии насыщенного пара и, не изменяя объема, станем отнимать от него тепло.

рис.16.

- Этот процесс будет сопровождаться понижением температуры вещества и соответствующим уменьшением давления. Поэтому точка, изображающая состояние вещества на диаграмме р, Т, перемещается вниз по кривой испарения

- Это продолжается до тех пор, пока не будет достигнута температура кристаллизации вещества, отвечающая равновесному значению давления.

Обозначим эту температуру T_тр.

Все время, пока идет процесс кристаллизации, температура и давление остаются неизменными. Отводимое при этом тепло представляет собой тепло, выделяющееся при кристаллизации.

Температура T_тр и соответствующее ей равновесное давление р_тр — единственные значения температуры и давления, при которых могут находиться в равновесии три фазы вещества: твердая, жидкая и газообразная. Соответствующая точка на диаграмме р, Т называется тройной точкой.

Таким образом, тройная точка определяет условия, при которых могут находиться в равновесии одновременно три фазы вещества.

- По окончании процесса кристаллизации в равновесии будут находиться твердая и газообразная фазы.

- Если продолжать отнимать от вещества тепло, то температура снова начнет понижаться. Соответственно уменьшается давление паров, находящихся в равновесии с кристаллической фазой. Точка, изображающая состояние вещества, перемещается вниз по кривой сублимации.

Температура тройной точки есть температура, при которой плавится вещество, находясь под давлением, равным р_тр.

При других давлениях температура плавления будет иной. Связь между давлением и температурой плавления изобразится кривой плавления, начинающейся в тройной точке.

Таким образом, тройная точка оказывается лежащей на пересечении трех кривых, определяющих условия равновесия двух фаз: твердой и жидкой, жидкой и газообразной и, наконец, твердой и газообразной.

К

Рис. 17.

ривые плавления, испарения и сублимации разбивают координатную плоскость на три области.

• слева от кривых сублимации и плавления лежит область твердой фазы,

• между кривыми плавления и испарения заключена область жидких состояний

• справа от кривых испарения и сублимации простирается область газообразных состояний вещества.

Любая точка в одной из этих областей изображает соответствующее однофазное состояние вещества (все время имеются в виду только равновесные состояния).

Всякая точка, лежащая на одной из разграничивающих области кривых, изображает состояние равновесия двух соответствующих фаз вещества.

Тройная точка изображает состояние равновесия всех трех фаз.

Таким образом, каждая точка на диаграмме изображает определенное равновесное состояние вещества. Поэтому ее называют диаграммой состояния.

На рис. 17: Для вещества с несколькими кристаллическими модификациями диаграмма состояния имеет более сложный характер.

изображена диаграмма для случая, когда число различных кристаллических модификаций равно двум.

В этом случае имеются две тройные точки.

В точке Тр. в равновесии находятся жидкость, газ и первая кристаллическая модификация вещества,

В точке Тр'. находятся в равновесии жидкость и обе кристаллические модификации.