Химическая термодинамика: Конспект лекций (Законы термодинамики. Равновесия химических реакций. Графическое представление условия равновесия фаз), страница 40

.                                              (10.25)

Это соотношение можно использовать для экспериментальной проверки, насколько система (раствор) близок к идеальной: экспериментально измеряется  и сравнивается с расчетом по (10.25).

Из (10.25) видно, что ширина  пропорциональна энтропии плавления и разности температур плавления чистых веществ.

10.5. Фазовые диаграммы сложных видов

Пример, рассмотренный на рисунке 10.5, соответствует достаточно простой фазовой диаграмме. Это связано с тем, что кривые  и  с увеличением температуры остаются простыми: имеют по одному экстремуму, вогнуты в одну сторону, пересекаются при любой T не более чем в одной точке и т.д.

В более сложных случаях кривые  и  с изменением температуры могут деформироваться и пересекаться произвольным образом. В этом случае фазовые диаграммы могут иметь весьма сложный вид. Число фаз может быть максимальным. Могут существовать такие условия, при которых одновременно могут существовать и жидкая фаза и несколько твердых одновременно. Линии солидуса и ликвидуса могут иметь максимумы или минимумы.

Эвтектика

Вид кривых  может быть таким, что можно провести общую касательную к двум точкам  и одной  одновременно (рис.10.6, а).

На рисунке 10.6 это точки P, Е, Q. Точка Е соответствует условиям одновременного существования жидкой фазы, и . Такая точка называется точкой эвтектики, а соответствующая температура - эвтектической. Это наиболее низкая температура, при которой сплав 1 - 2 еще полностью или частично жидкий.

Состав  - эвтектический состав.

Эвтектическая точка характеризуется тем, что существует касательная, общая к кривым  и двум кривым  и , соответствующим двум твердым фазам. Причем точка касания к  лежит между точками касания (равновесия) твердых растворов.

Перетектические точки. Подобная ситуация может возникнуть и в другом случае (рис. 10.7), при котором также возможно провести касательную к трем точкам ,  и , но точка касания (равновесия) для жидкости не лежит между точками касания (равновесия) для твердых растворов. Такая точка называется перетектической.

Если вместо жидкой фазы в подобной ситуации выступает какая-то другая твердая фаза , то точку Р называют перетектоидной.

10.6. Расчет фазовых диаграмм

Расчет фазовых диаграмм сводится к расчету фазовых границ и равновесия между двумя фазами.

При равновесной температуре Т равновесные составы  и  двух фаз aи b выражаются уравнениями (8.7). Учитывая, что

, ,           (, Т, р )   , где g - коэффициент активности, уравнения (8.7) можно переписать в виде:

,                                    (10.26)

,                                         (10.27)

где  - разность значений химического потенциала i в двух структурах a и b при давлении р = 1атм (стандартное состояние по Раулю: р = 1атм, ).

Логарифмический коэффициент активности  обычно можно выразить через молярные доли x2 полиномами.

В этом случае система уравнений (10.26 - 10.27) может быть решена относительно  и . Обычно решения находят численными методами, основанными на технике итераций, и другими методами.

Иногда возникает необходимость по известным экспериментально определенным фазовым диаграммам определить термодинамические параметры (свойства). Эта задача решается как обратная к предыдущей. Методы решения применяются разные в зависимости от сложности системы.

11. осмотическое давление.

Явление осмоса заключается в диффузии молекул растворителя через полунепроницаемые мембраны, пропускающие только растворитель и разделяющие чистый растворитель и раствор (или растворы с различной концентрацией). Рассмотрим систему, состоящую из чистого растворителя и раствора, разделенных полунепроницаемой мембраной. Химический потенциал растворителя в растворе равен

,                                           (11.1)

где  - химический потенциал в состоянии сравнения. Пусть состояние сравнения соответствует чистому веществу. Для остальных величин отношение к чистому веществу показывается индексом «0». Из (11.1)

.