Термодинамическое равновесие
Развитие всех физических процессов и химических реакций, составляющих сущность металлургических процессов, подчиняется законам химической термодинамики (с основами физической химии).
Наиболее значимыми из них являются:
1. Любые системы взаимодействующих веществ стремятся в своем развитии перейти в состояние равновесия.
Равновесие – термодинамическое состояние химической системы, не изменяющееся во времени при данных внешних условиях и характеризующееся минимальным значением изобарно-изотермического потенциала G (минимальным значением свободной энергии системы).
В равновесии система взаимодействующих веществ находится как бы в «потенциальной яме», выйти из которой она может только под воздействием извне.
2. Переход из неравновесного состояния, характеризующегося свободной энергией G1, в состояние равновесия сопровождается уменьшением свободной энергии системы взаимодействующих веществ:
∆G = G – G1 < D.
Скорость этого перехода зависит от температуры и резко увеличивается с её повышением.
|
|
3. Величина ∆G определяется для реакций взаимодействия веществ и характеризует тенденцию к соединению или так называемое сродство. Чем больше уменьшается свободная энергия системы взаимодействующих веществ, т.е. чем меньше величина ∆G, тем больше химическое сродство.
Величина ∆G рассчитывается по уравнению Гиббса-Гельмгольца [2]
∆G = ∆H – T∆S,
где ∆H – приращение энтальпии или тепловой эффект реакции, взятый с обратным знаком;
∆S – приращение энтропии реакции;
T – температура.
Величины ∆H и ∆S рассчитывают с использованием термохимических констант веществ-участников взаимодействия.