2020-04-07
121
Цель работы: снять кривые охлаждения для чистых компонентов Рb и Sn и их сплавов, построить диаграмму состояния (плавкости) системы Pb-Sn.
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Фазовые равновесия в гетерогенных системах
Равновесие в системе, состоящей из нескольких фаз, называется гетерогенным или фазовым. Такие равновесия наблюдаются при кипении жидкостей, плавлении кристаллов, выделении кристаллов из насыщенного раствора соли и т.д. При равновесии химический потенциал каждого из компонентов, а также давление и температура во всех фазах одинаковы.
Индивидуальные химические вещества, которые могут быть выделены из системы и существовать вне ее, называются составляющими системы. Наименьшее число составляющих, с помощью которых может быть выражен состав любой фазы, называется числом независимых компонентов. Если составляющие систему вещества не взаимодействуют друг с другом, то их число равно числу компонентов. Для систем, в которых происходит химическое взаимодействие, число компонентов равно числу составляющих минус число реакций между ними. Так, в системе, состоящей из смеси газов водорода, аргона и гелия, химическое взаимодействие не происходит, поэтому число компонентов равно общему числу составляющих (три). В системе, состоящей из газообразных веществ, реагирующих между собой, например, водорода, иода, иодистого водорода, число компонентов равно числу составляющих (три) минус число реакций между ними (один), т.е. 3 – 1 = 2.
|
|
|
По числу компонентов системы бывают: однокомпонентные, двухкомпонентные и т.д., по числу фаз – однофазные, двухфазные и т.д.
Равновесие в гетерогенной системе существует при строго определенных внешних параметрах (P, T). Изменение их приводит к нарушению равновесия, при этом изменяется концентрация веществ, а также количество и тип фаз.
Независимые параметры системы (внешние P, T и внутренние – концентрация), которые можно изменять в определенных пределах, не изменяя числа и природы фаз, называются степенями свободы.
Для гетерогенных равновесных систем, состоящих из любого числа фаз и компонентов, справедливо соотношение, выражающее основной закон фазового равновесия, правило фаз Гиббса:
C = K – Ф + n, (4.1)
где С – число степеней свободы; K – число независимых компонентов; Ф – число фаз, находящихся в равновесии при данных условиях; n – число внешних параметров, определяющих состояние системы.
Правило фаз Гиббса неприменимо к неравновесным состояниям.
Максимальное число фаз, которое может находиться в равновесии при данных условиях, определяется минимальным числом степеней свободы (C = 0).
|
|
|
Для конденсированных систем (отсутствие газовой фазы), состояние которых не зависит от внешнего давления (n = 1), правило фаз имеет вид:
C = K – Ф + 1. (4.2)
Из этого соотношения следует, что в 2-компонентной системе максимальное число фаз, находящихся в равновесии, равно трем, при этом
С = 2 – 3 + 1 = 0. Такое состояние системы называется безвариантным (инвариантным). Если в равновесии находятся две фазы, то система одновариантна (C = 1), одна фаза – двухвариантная (C = 2).
Термографический анализ.
