Правило фаз
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
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 |
[править] 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.
[править] 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.
[править] 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.
[править] Использование правила фаз
Правило фаз имеет особенно большое значение при исследовании гетерогенных систем, в частности в металловедении, металлургии, петрографии, химической технологии.
[править] См. также
- Равновесие фаз
- Критическая точка (термодинамика)
- Тройная точка
- Правила Коновалова
- Правило Розебома
- Правило Оствальда
- Фазовая диаграмма
[править] 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.
