- Фаз правило
-
Пра́вило фаз (или Правило фаз Гиббса) — соотношение, связывающее число веществ (компонентов), фаз и степеней свободы в гетерогенной системе. Это правило говорит, что в состоянии равновесия системы может одновременно существовать только конечное количество фаз.
Содержание
Уравнение Гиббса
Правило фаз записывается следующим образом:
- j + v = k + n
где j — число фаз (например, агрегатное состояние), v — число степеней свободы, k — компоненты системы (примеры: H2O, CO2), n — число параметров, определяющих равновесное состояние системы.
При переменном давлении (т. е. для жидкостей и газов, т. к. изменение давления на состояние твёрдого тела практически не влияет) правило фаз сводится к выражению:
- j + v = k + 2.
В случае однокомпонентной системы оно упрощается до:
- j + v = 3,
что значит, что в однокомпонентной системе при заданном давлении и температуре могут сосуществовать три фазы. На фазовой диаграмме это соответствует тройной точке.
При изменении либо давления, либо температуры могут сосуществовать две фазы и вторая переменная зависима, что соответствует линии. Если фаза одна, то число степеней системы равно двум, и температура и давление могут меняться до тех пор, пока система не окажется на одной из ограничивающих область линий.
Математическая интерпретация правила фаз
Математика позволяет описать явления природы на символическом языке различными способами. Удачная интерпретация правила фаз возможно с помощью теории графов. Уравнение j + v = k + 2 может быть рассмотрено очень наглядно, как соотношение между вершинами, рёбрами, гранями и объёмами некого графа.
История
Правило фаз вывел Дж. Гиббс (опубликовано в 1876 году). Его широко использовали в конце XIX — начале XX века Я. Вант-Гофф, Х. Розебом и их ученики, Н. С. Курнаков и его школа.
Использование правила фаз
Правило фаз имеет особенно большое значение при исследовании гетерогенных систем, в частности в металловедении, металлургии, петрографии, химической технологии.
См. также
- Равновесие фаз
- Критическая точка (термодинамика)
- Тройная точка
- Правила Коновалова
- Правило Розебома
- Правило Оствальда
- Фазовая диаграмма
Литература
- Гиббс Дж. В. О существующих фазах материи. //Гиббс Дж. В. Термодинамические работы. Пер. с англ. — М.–Л., 1950, с. 143–48
- Аносов В. Я., Погодин С. А. Основные начала физико-химического анализа. — М.–Л., 1947
- Древинг В. П., Калашников Я. А. Правило фаз с изложением основ термодинамики. — [2 изд. — М.], 1964
- Сторонкин А. В. Термодинамика гетерогенных систем, ч. 1–3, — [Л.], 1967–69
- Карапетьянц М. Х. Химическая термодинамика. — 3 изд. — М., 1975.
Ссылки
Wikimedia Foundation. 2010.