To tylko jedna z 7 stron tej notatki. Zaloguj się aby zobaczyć ten dokument.
Zobacz
całą notatkę
Ćwiczenie XIII:
ZASTOSOWANIE REGUŁY FAZ DO UKŁADU
TRÓJSKŁADNIKOWEGO
opracowanie: Urszula Lelek-Borkowska
Wprowadzenie
Celem ćwiczenia
jest
poznanie
metod
opisu
i
wyznaczania
równowag
międzyfazowych w układzie trójskładnikowym.
Pojęcia podstawowe
Pojęcia podstawowe i regułę faz Gibbsa omówiono w ćwiczeniu pt. Układ
dwuskładnikowy. Równowaga ciało stałe-ciecz, Ćwiczenie VII. Poniżej przypomniano
niektóre z nich.
Faza - jednolita część układu, oddzielona od pozostałych wyraźnymi granicami, wykazująca
w każdym punkcie jednakowe własności fizyczne i chemiczne, czyli posiadająca w każdym
miejscu te same wartości intensywnych parametrów fizycznych i chemicznych. Liczbę faz w
układzie oznaczamy zwykle literą β lub f.
Składnik niezależny - substancja chemiczna, z której zbudowany jest układ, której
znajomość co do ilości i jakości jest niezbędna do określenia składu, masy oraz ilości faz.
Liczbę składników niezależnych oznaczamy literą α lub n
Do ilościowego określenia składu każdej fazy potrzebujemy α-1 ułamków molowych
składników niezależnych (ponieważ suma wszystkich ułamków molowych wynosi 1, więc
stężenie ostatniego składnika możemy obliczyć odejmując sumę stężeń pozostałych
składników od jedności). Jeżeli ilość faz wynosi β , ogólna liczba zmiennych stężeniowych
wynosi β(α-1). Biorąc pod uwagę jeszcze dwie zmienne intensywne (temperaturę i ciśnienie)
otrzymujemy wyrażenie β (α-1) + 2,
określające ilość zmiennych w układzie α
składnikowym i β fazowym.
1
W stanie równowagi potencjały chemiczne poszczególnych składników niezależnych
są we wszystkich fazach równe.
β
2
µ1 = µ1 =!!! = µ 1
1
µ1 = µ 2 =!!! = µ β
2
2
2
!!!!!!!!!
2
µ1 = µ α =!!! = µ β
α
α
∂G
( µ i -potencjał chemiczny, µ i =
– molowa cząstkowa entalpia swobodna).
∂n
i p,T , n j− i
Dla każdego składnika otrzymaliśmy β-1 równań, a ponieważ rozważamy n
składników, więc ogólna liczba równań określających zależności pomiędzy fazami wynosi α
(β-1).
Zatem różnica pomiędzy całkowitą liczbą parametrów opisujących stan układu, a
liczbą zależności pomiędzy nimi wynosi:
s = (β (α-1) + 2) – (α (β-1))
s = αβ- f + 2 - αβ + α
stąd ostatecznie:
s=α-β+2
s - liczba stopni swobody, czyli liczba parametrów intensywnych (niezależnych od masy
układu), które możemy zmienić, nie zmieniając ilości faz faz.
Wyrażenie to nazywane jest regułą faz Gibbsa.
Równowagi fazowe w układzie trójskładnikowym
W układzie trójskładnikowym zgodnie z regułą faz Gibbsa (patrz ćwicz. VII) ilość zmiennych
niezależnych (s) wynosi:
s = 3 - β +2 = 5 - β
pozostałe zaś 3(β -1) są jednoznacznymi ich funkcjami.
Dla przedstawienia tych zależności posługujemy się, podobnie jak w przypadku układów
dwuskładnikowych, odpowiednimi wykresami fazowymi. Ze względu na zbyt dużą ilość
2
zmiennych w tym układzie, aby przedstawić wykresy fazowe na płaszczyźnie, ustalamy
wartości dwóch zmiennych, najczęściej temperatury i ciśnienia.
Skład układu trójskładnikowego przedstawia się zazwyczaj posługując się trójkątnym
układem
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)