презентация фазовые i часть
TRANSCRIPT
![Page 1: презентация фазовые I часть](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062515/55d5ae7fbb61eb78068b4607/html5/thumbnails/1.jpg)
Тема лекціїТема лекції: : ««Основний Основний закон фазової рівноваги. закон фазової рівноваги. Діаграми стану Діаграми стану однокомпонентних систем. однокомпонентних систем. Рівняння Клапейрона–Рівняння Клапейрона–КлаузіусаКлаузіуса»»
Лектор: доцент Бондаренко Лектор: доцент Бондаренко Наталія ЮріївнаНаталія Юріївна
Кафедра фізичної та колоїдної хімії
Національний фармацевтичний університет
![Page 2: презентация фазовые I часть](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062515/55d5ae7fbb61eb78068b4607/html5/thumbnails/2.jpg)
Кафедра фізичної та колоїдної хімії
План лекції:1. Основні поняття і визначення.2. Правило фаз Гіббса.3. Однокомпонентні системи.Діаграми стану однокомпонентнихсистем (на прикладі діаграми стануводи при невеликому тиску).4. Рівняння Клапейрона–Клаузіуса тайого застосування до фазовихперетворень.
Література:1.Кабачний, В. І. Лекції з фізичної хімії : навч. посіб. для студ. вищ. фармац. навч. закл. / В. І. Кабачний, Л. Д. Грицан, Т. О. Томаровська, Л. К. Осіпенко; за ред. В. І. Кабачного. — Х. : НФаУ: Золоті сторінки, 2012. – 280 с.2. Физическая и коллоидная химия / В. И. Кабачный, Л. К. Осипенко, Л. Д. Грицан и др. – 2-е изд., перераб. и доп. – Х. : Изд-во НФаУ, 2010. – 432 с.
![Page 3: презентация фазовые I часть](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062515/55d5ae7fbb61eb78068b4607/html5/thumbnails/3.jpg)
ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ І ВИЗНАЧЕННЯІ ВИЗНАЧЕННЯ
Кафедра фізичної та колоїдної хімії
![Page 4: презентация фазовые I часть](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062515/55d5ae7fbb61eb78068b4607/html5/thumbnails/4.jpg)
ФазаФаза – сукупність гомогенних частин системи, однакових за складом, хімічними та фізичними властивостями, відокремлених від інших частин межею поділу
Кафедра фізичної та колоїдної хімії
![Page 5: презентация фазовые I часть](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062515/55d5ae7fbb61eb78068b4607/html5/thumbnails/5.jpg)
За агрегатнимстаном
розрізняють:
Кафедра фізичної та колоїдної хімії
Число фаз (Ф) термодинамічної системи – загальна кількість твердих, рідких та газоподібних частин системи
твердіфази
рідкі фази
газоподібніфази
![Page 6: презентация фазовые I часть](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062515/55d5ae7fbb61eb78068b4607/html5/thumbnails/6.jpg)
конденсовані системи –фізико-хімічні системи, якіскладаються з твердих тарідких фаз
Кафедра фізичної та колоїдної хімії
неконденсовані системи – системи, до складу яких входить газоподібна фаза
![Page 7: презентация фазовые I часть](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062515/55d5ae7fbb61eb78068b4607/html5/thumbnails/7.jpg)
Фазові перетворення – процеси переходу речовин з однієї фази в іншу без перебігу хімічних реакцій. Основна характеристика – температура фазового перетворення.
Кафедра фізичної та колоїдної хімії
Ментолплавлення при
31оС
Йодсублімація при
нагріванні(фіолетові пари)
![Page 8: презентация фазовые I часть](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062515/55d5ae7fbb61eb78068b4607/html5/thumbnails/8.jpg)
Складові частини системи
– хімічно індивідуальні
речовини, з яких
складається система. Вони
можуть бути ізольованими
від інших частин системи і
здатні до самостійного
існування.
Кафедра фізичної та колоїдної хімії
![Page 9: презентация фазовые I часть](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062515/55d5ae7fbb61eb78068b4607/html5/thumbnails/9.jpg)
Речовини, за допомогою якихможна визначити склад усіхфаз даної рівноважноїсистеми, називаютькомпонентами системи.Властивості системивизначаються кількістю речовин, тобто числомнезалежних компонентів (К)
Кафедра фізичної та колоїдної хімії
![Page 10: презентация фазовые I часть](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062515/55d5ae7fbb61eb78068b4607/html5/thumbnails/10.jpg)
Якщо між складовими
частинами системи немає
хімічної взаємодії, то число
незалежних компонентів
дорівнює кількості складових
частин
Кафедра фізичної та колоїдної хімії
Приклад:цукор та сіль
![Page 11: презентация фазовые I часть](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062515/55d5ae7fbb61eb78068b4607/html5/thumbnails/11.jpg)
Під час перебігу хімічних реакцій К = к – х,
де К – число незалежнихкомпонентів системик – число складових частин системих – число рівнянь, якими пов‘язаніконцентрації цих компонентів урівноважній системі.
СаСО3 (тв) СаО (тв) + СО2 (г)
[СО2] = Кр
К = 3 – 1 = 2
Кафедра фізичної та колоїдної хімії
![Page 12: презентация фазовые I часть](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062515/55d5ae7fbb61eb78068b4607/html5/thumbnails/12.jpg)
Ступінь свободи (С) – цедовільно змінюваний параметрсистеми, який визначає її стан.
Число ступенів свободи – цечисло термодинамічнихпараметрів стану (тиск,температура, концентрація), якіможна змінювати у певнихмежах, не змінюючи числа тавиду фаз, що знаходяться у станірівноваги.
Кафедра фізичної та колоїдної хімії
![Page 13: презентация фазовые I часть](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062515/55d5ae7fbb61eb78068b4607/html5/thumbnails/13.jpg)
ПРАВИЛО ФАЗПРАВИЛО ФАЗГІББСАГІББСА
Кафедра фізичної та колоїдної хімії
![Page 14: презентация фазовые I часть](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062515/55d5ae7fbb61eb78068b4607/html5/thumbnails/14.jpg)
Правило фаз ГіббсаПравило фаз Гіббса(основний закон фазової
рівноваги)
С = К – Ф + n
де n – число зовнішніх факторів, які впливають на рівновагу у системі
Кафедра фізичної та колоїдної хімії
![Page 15: презентация фазовые I часть](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062515/55d5ae7fbb61eb78068b4607/html5/thumbnails/15.jpg)
ОДНОКОМПОНЕНТНІОДНОКОМПОНЕНТНІСИСТЕМИ.СИСТЕМИ.ДІАГРАМИДІАГРАМИ СТАНУСТАНУОДНОКОМПОНЕНТНИХОДНОКОМПОНЕНТНИХСИСТЕМСИСТЕМ
Кафедра фізичної та колоїдної хімії
![Page 16: презентация фазовые I часть](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062515/55d5ae7fbb61eb78068b4607/html5/thumbnails/16.jpg)
Діаграма стану води при невеликих тискахДіаграма стану води при невеликих тисках
• ААDD – лінія лініявипаровуваннявипаровування(конденсації)(конденсації)• ACAC – лінія лініякристалізаціїкристалізації(плавлення)(плавлення)• ABAB – лінія лініясублімаціїсублімації(возгонки)(возгонки)• AA – потрійна потрійнаточкаточка
Кафедра фізичної та колоїдної хімії
СС
парапара
рідинарідина
лідлід
DD
ВВ
АА0,61
273 Т, K
p кПа,
![Page 17: презентация фазовые I часть](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062515/55d5ae7fbb61eb78068b4607/html5/thumbnails/17.jpg)
С = K – Ф + nK = 1, n = 2
ФФ11= = 11,, Ф Ф22= = 22,, Ф Ф3 3 = = 33
СС11 = 1 – 1 + 2 = 2 = 1 – 1 + 2 = 2
СС22 = 1 – 2 + 2 = 1 = 1 – 2 + 2 = 1
СС33 = 1 – 3 + 2 = 0 = 1 – 3 + 2 = 0
Кафедра фізичної та колоїдної хімії
С
пара
рідина
лід
D
В
А0,61
273
p кПа,
11
22
3
Т, К
![Page 18: презентация фазовые I часть](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062515/55d5ae7fbb61eb78068b4607/html5/thumbnails/18.jpg)
РІВНЯННЯ
КЛАПЕЙРОНА–
КЛАУЗІУСА ТА
ЙОГО ЗАСТОСУВАННЯ
ДО ФАЗОВИХ
ПЕРЕТВОРЕНЬ
Кафедра фізичної та колоїдної хімії
![Page 19: презентация фазовые I часть](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062515/55d5ae7fbb61eb78068b4607/html5/thumbnails/19.jpg)
Кафедра фізичної та колоїдної хімії
1 2
G1 > G2
де G – молярні
значення енергії
Гіббса
Рівноважний стан 1 dT, dp
Рівноважний стан 2
Перехід речовини з фази 1 до фази 2 при
р,Т = const
Якщо G1=G2 – фази у стані рівноваги ( p, T = const)
![Page 20: презентация фазовые I часть](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062515/55d5ae7fbb61eb78068b4607/html5/thumbnails/20.jpg)
Фазова рівновага не порушується за умов:
Кафедра фізичної та колоїдної хімії
2211 GdGGdG
21 GdGd
d G = Vdp – SdT
TdSpdVTdSpdV 2211
(при р + dр і T + dТ)або
Враховуючи, що
можна записати:
![Page 21: презентация фазовые I часть](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062515/55d5ae7fbb61eb78068b4607/html5/thumbnails/21.jpg)
де V і S – зміна молярного об‘єму і ентропії під час ізотермічного фазового переходу одного молю речовини
Кафедра фізичної та колоїдної хімії
,
12
12
V
S
VV
SS
Td
pd
,Т
HS
де Н і Т – теплота і температурафазового переходу.
При ізотермічному зворотньомуфазовому переході:
![Page 22: презентация фазовые I часть](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062515/55d5ae7fbb61eb78068b4607/html5/thumbnails/22.jpg)
Рівняння Клапейрона–
Клаузіуса
Кафедра фізичної та колоїдної хімії
VT
H
Td
pd
![Page 23: презентация фазовые I часть](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062515/55d5ae7fbb61eb78068b4607/html5/thumbnails/23.jpg)
Плавлення
Hпл > 0
Vр < Vт або Vр > Vт
При підвищенні тиску
Кафедра фізичної та колоїдної хімії
Якщо Vр–Vт>0, dТ/dp > 0
Температура плавлення
зростає
Якщо Vр–Vт<0,dТ/dp < 0
Температура плавлення
зменшується
![Page 24: презентация фазовые I часть](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062515/55d5ae7fbb61eb78068b4607/html5/thumbnails/24.jpg)
Випаровуванняі сублімація
Hвип(суб) > 0
Vг > Vт та Vг > Vр
dТ/dp > 0
Кафедра фізичної та колоїдної хімії
Температура випаровування
(сублімації) завждипідвищується зі
зростанням тиску
![Page 25: презентация фазовые I часть](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062515/55d5ae7fbb61eb78068b4607/html5/thumbnails/25.jpg)
Графічний спосіб знаходження теплоти фазового перетворення
Кафедра фізичної та колоїдної хімії
const
ln
TR
Hp
1/T 0
lnp
tg = –ΔН/R
const для вузького інтервалу температур, за умов, що
H = const
![Page 26: презентация фазовые I часть](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062515/55d5ae7fbb61eb78068b4607/html5/thumbnails/26.jpg)
Проінтегруємо в інтервалі від p1 до p2:
Кафедра фізичної та колоїдної хімії
const
ln
TR
Hp
211
2 11ln
TTR
H
p
p
припускаючи, що H = const
![Page 27: презентация фазовые I часть](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062515/55d5ae7fbb61eb78068b4607/html5/thumbnails/27.jpg)
За допомогою цього рівняння
можна розрахувати:теплоту випаровування або
сублімації, якщо відомий тиск насиченої пари при двох температурах;
за умов відомих значень H фазового переходу та тиску насиченої пари p1 – тиск насиченої пари p2.
Кафедра фізичної та колоїдної хімії
![Page 28: презентация фазовые I часть](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022062515/55d5ae7fbb61eb78068b4607/html5/thumbnails/28.jpg)
Дякую за увагу!Дякую за увагу!
Кафедра фізичної та колоїдної хімії