Правило фаз

Правило фаз

Пра́вило фаз (или правило фаз Гиббса) — соотношение, связывающее число веществ (компонентов), фаз и степеней свободы в гетерогенной системе.

Содержание

Уравнение Гиббса

Правило фаз записывается следующим образом:

~j + v = k + n
где j — число фаз (например, агрегатных состояний вещества);
v — число степеней свободы, то есть независимых параметров (температура, давление, концентрация компонентов), которые полностью определяют состояние системы при равновесии и которые можно менять без изменения числа и природы фаз;
k — число компонентов системы — число входящих в систему индивидуальных веществ за вычетом числа химических уравнений, связывающих эти вещества. Иначе говоря, это минимальное количество веществ, из которых можно приготовить каждую фазу системы.
n — число переменных, характеризующих влияние внешних условий на равновесие системы.

При переменных давлении и температуре правило фаз сводится к выражению:

~j + v = k + 2

В случае однокомпонентной системы оно упрощается до:

~j + v = 3,

Отсюда видно, например, что в однокомпонентной системе три фазы (j=3) могут сосуществовать при числе степеней свободы v, равном нулю, то есть при фиксированных давлении и температуре, что соответствует тройной точке на фазовой диаграмме. Две фазы (j=2) сосуществуют при произвольном измененнии либо давления, либо температуры, когда вторая из этих переменных не является независимой (v=1), то есть двухфазному равновесию на фазовой диаграмме соответствует линия. Если фаза одна (j=1), число степеней свободы системы равно двум, то есть температура и давление могут менятся независимо в пределах некоторой области на фазовой диаграмме — пока система не окажется на одной из линий двухфазного равновесия.

Иногда правило фаз записывают следующим образом:

k+2 \geqslant j

то есть при равновесии число фаз в системе меньше либо равно числу компонентов плюс 2.

Математическая интерпретация правила фаз

Математика позволяет описать явления природы на символическом языке различными способами. Удачная интерпретация правила фаз возможна 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

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.

Смотреть что такое "Правило фаз" в других словарях:

  • правило фаз — Максимальное число фаз (Р), которое может сосуществовать в равновесии — два, плюс число компонент (С) в смеси, минус число степеней свободы (F): Р + F = С + 2. [http://www.manual steel.ru/eng a.html] Тематики металлургия в целом EN phase… …   Справочник технического переводчика

  • правило фаз — [phase rule] уравнение, связывающее число степеней свободы (С) термодинамической системы с числом компонентов (К) и числом равновесных фаз (Ф): С = К Ф + 2. Если влиянием давления на фазовое равновесие можно пренебречь, то правило фаз имеет вид:… …   Энциклопедический словарь по металлургии

  • Правило фаз — Phase rule Правило фаз. Максимальное число фаз (Р), которое может сосуществовать в равновесии два, плюс число компонент (С) в смеси, минус число степеней свободы (F): Р + F = С + 2. (Источник: «Металлы и сплавы. Справочник.» Под редакцией Ю.П.… …   Словарь металлургических терминов

  • правило фаз — fazių taisyklė statusas T sritis chemija apibrėžtis Lygtis, siejanti termodinaminėje pusiausvyroje esančios sistemos fazių, laisvės laipsnių ir komponentų skaičius. atitikmenys: angl. Gibbs equation; phase rule rus. правило фаз; уравнение Гиббса… …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

  • правило фаз — fazių taisyklė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. phase rule vok. Phasengesetz, n; Phasenregel, f rus. правило фаз, n pranc. règle des phases, f …   Fizikos terminų žodynas

  • правило фаз — fazių taisyklė statusas T sritis Energetika apibrėžtis Heterogeninės sistemos fazių skaičiaus n ir termodinaminių laisvės laipsnių skaičiaus suma, lygi komponentų skaičiaus k ir būsenos parametrų skaičiaus sumai, t.y. n + 1 = k + 2. Fazių… …   Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

  • Правило фаз* — (хим.) неоднородность любой химической системы, находящейся в равновесии, может обуславливаться только одновременным присутствием в ней различных однородных тел, взаимно соприкасающихся; таков, напр., случай твердой соли и находящегося над ней… …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

  • Правило Фаз — см. Фаз закон …   Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

  • правило фаз — закон равновесия фаз …   Cловарь химических синонимов I

  • Правило фаз Гиббса — Фазовые переходы Статья является частью серии «Термодинамика». Понятие фазы Равновесие фаз Квантовый фазовый переход Разделы термодинамики Начала термодинамики Уравнение состояния …   Википедия

Книги



Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»