Диаграмма состояния воды и серы. Фазовая диаграмма воды. Уравнение Клаузиуса - Клапейрона

Состояние однокомпонентных систем определяют две независимые переменные: давление и температура.

Число степеней свободы равновесной термодинамической системы, на которую влияют только температура и давление, равно числу компонентов системы минус число фаз плюс 2, т.е. S = к – ф + 2 (по правилу фаз Гиббса).

В однокомпонентной системе одновременно могут существовать три фазы: твердая, жидкая и парообразная и возможны следующие двухфазные равновесия:

1) жидкая фаза – твердая фаза

2) жидкая фаза – пар

3) твердая фаза – пар

Каждое из этих равновесий характеризуется определенной кривой Р = f(Т). Положение кривых определяется уравнением Клапейрона – Клаузиуса:

Графическое изображение состояния равновесных фаз при разных температурах и давлениях называется диаграммой состояния .

Состояние системы изображается частью плоскости, которая называется фазовым полем .

Фазовое поле – геометрическое место точек, изображающих различные состояния одной и той же фазы .

Фазовые поля разделены фазовыми линиями.

Диаграмма состояния воды

Рисунок 3. Диаграмма состояния воды

Число степеней свободы в этой точке определяется по формуле S = к – ф + 2 = 1 – 3 + 2 = 0.

Если изменить в этой точке одну из переменных, то исчезнет одна из фаз. Например, если увеличить температуру, то исчезнет твердая фаза. Пока исчезает твердая фаза, температура не изменится.

После исчезновения твердой фазы останется двухфазная система жидкость – пар. Она моновариантна т.е. S = 1 – 2 + 2 = 1.

Следовательно, изображается фазовой линией.

Линия ОС отображает равновесие жидкость – пар. В этой системе можно менять либо давление, либо температуру. Если увеличить температуру, то давление будет увеличиваться и фигуративная точка будет двигаться вверх по кривой ОС . Точка С – это критическая точка, выше которой жидкость не может существовать, т.к. Т = 647,35 К; Р = 221,406 Па.

Линию ОС можно продолжить в обратную сторону за тройную точку О (линия ОД ). Она соответствует равновесию пар – переохлажденная жидкость, т.е. показывает давление пара над переохлажденной водой. Оно всегда выше, чем давление пара надо льдом. Поэтому переохлажденная вода является неустойчивой (метастабильной) фазой относительно льда, который в этой области температур устойчив.

При понижении температуры (в точке О ) исчезает жидкость. Система станет двухфазной: лед – пар, моновариантной (кривая АО ). Линия ОВ соответствует кривой плавления (или кристаллизации).

Число степеней свободы в любой точке, принадлежащей какой-либо фазовой линии, отражающей двух фазное равновесие, равно 1, т.е. S = 1 – 2 + 2 = 1.

Это значит, чтобы в системе сохранялось равновесие, можно изменить лишь один из параметров (либо температуру, либо давление).

Зависимость давления от температуры описывается уравнением Клаузиуса – Клапейрона.

Рассмотрим конкретные случаи его применения.

А) Равновесие жидкость пар; DН исп > 0,

тогда

Так как удельный мольный объем пара больше соответствующего объема жидкости, т.е. V п >V ж, то и значит всегда положительна. Следовательно, температура испарения всегда повышается с ростом давления. Величина отражает наклон кривой и показывает изменение температуры с увеличением давления.

Б) Равновесие твердое жидкость; DН пл (кривая ОВ )

; DV = (V ж – V тв) – очень мала

Следовательно, очень велика и кривая равновесия твердое тело – жидкость (ОВ ) идет круто вверх.

Следует обратить внимание, что для таких веществ, как вода, висмут, галлий в твердом состоянии имеют плотность меньше, чем в охлажденном состоянии.

Для них V ж >V тв, т.е. V ж – V тв < 0

Поэтому производная отрицательна и кривая плавления наклонена несколько влево.

Диаграмма состояния серы

В однокомпонентных системах может быть только одна паровая и одна жидкая фаза, а твердых фаз может быть несколько. У серы, например, существует две модификации: ромбическая S ромб и моноклинная S монокл (рисунок 4).

Рис. 4. Диаграмма состояния серы

При нагревании обычной серы выше 95,5 0 С она постепенно превращается в моноклинную S монокл

Таким образом, число возможных фаз для серы равно 4: ромбическая (твердая), моноклинная (твердая), жидкая и парообразная.

Сплошные линии делят диаграмму на четыре области:

область выше ДАВЕ – однофазная область ромбической твердой серы;

АВС – однофазная область твердой моноклинической серы;

EBCF – однофазная область серы в жидком состоянии;

область ниже ДАСF – однофазная область парообразной серы.

Каждая кривая этой диаграммы отражает соответствующие фазовые равновесия:

АВ – S ромб S монокл

ВС – S монокл S жид

АС – S монокл S пар

АД – S ромб S пар

ВЕ – S ромб S жид

CF – S жид S пар

В точке А: S ромб S монокл S пар

В: S ромб S монокл S жид

С: S монокл S жид S пар

Число степеней свободы в этих точках равно 0: S = 1 – 3 + 2 = 0

Предполагаемая четвертая точка, отвечающая равновесию

S монокл S жид S пар

практически трудно осуществимо, т.к. это равновесие метастабильное.

Равновесие всех четырех фаз

S ромб S монокл S жид S пар

не может быть осуществимо ни при каких условиях, т.к. правило фаз для этого равновесия приводит к отрицательному числу степеней свободы:

S = 1 – 4 + 2 = – 1

Итак, сера при нагревании может превращаться из ромбической в моноклинную. Возможен и обратный процесс, т.е. при охлаждении переход серы из моноклинной в ромбическую S монокл S ромб.

Таким образом, взаимные превращения одной кристаллической формы серы в другую протекает обратимо.

Если данная модификация кристаллического вещества обладает свойством при изменении внешних условий (например, температуры) переходить в другую модификацию и при восстановлении прежних условий возвращаться в первоначальную модификацию, то такие полиморфные превращения называются энантиотропными ).

Примером энантиотропного фазового перехода может служить процесс взаимного перехода серы ромбической и серы моноклинической.

Превращения модификаций, которые могут протекать в одном направлении называются монотропными (бензофенон).

Двухкомпонентные системы

При изучении систем, состоящих их двух компонентов, используется метод графического изображения зависимости какого-либо свойства раствора от его концентрации.

Такое графическое изображение называют диаграммой состав – свойство.

Обычно диаграмма должна укладываться на плоскость, ограниченную осями ординат и абсцисс (рисунок 5).

Рис. 5. Диаграмма состав – свойство

На оси ординат откладывается любое свойство (температура, давление, плотность, показатель преломления и т.д.).

На оси абсцисс откладывают состав бинарной смеси, который может быть выражен в мольных долях или в процентах.

Левая точка А соответствует 100%-му содержанию компонента А, правая точка В соответствует 100%-му содержанию компонента В. Промежуточные точки между А и В соответствуют смесям, состоящим из двух компонентов. По мере удаления от точки А уменьшается содержание компонента А, но возрастает содержание компонента В.

Правило фаз Гиббса утверждает, что число степеней свободы С равновесной термодинамической системы равно разности между числом компонентов К и числом фаз Ф, плюс число факторов п, влияющих на равновесие:

Правило фаз позволяет но числу степеней свободы предсказывать поведение системы при изменении одного, двух или более внешних условий и вычислить максимальное число фаз, которые могут находиться в равновесии при данных условиях. При помощи правила фаз можно предсказать термодинамическую возможность существования системы.

Обычно величина п = 2, так как учитываются только два фактора: температура и давление. Другие факторы (электрические, магнитные, гравитационные) учитываются но мере необходимости. Тогда число степеней свободы равно

Если в системе температура (или давление) сохраняется постоянной, то число параметров состояния снижается еще на единицу

Если же в системе поддерживаются постоянными температура и давление (п = 0), то число степеней равно

Число степеней свободы для однокомпонентной двухфазной системы (например, кристалл - жидкость, кристалл - пар, жидкость - пар) равно

Это означает, что каждой температуре отвечает одно единственное значение давления и, наоборот, любое давление в двухфазной однокомпонентной системе реализуется только при строго определенной температуре.

Следовательно, нагревание любых двух сосуществующих фаз должно сопровождаться одновременно строго определенным изменением давления, т.е. температура и давление двух фаз связаны функциональной зависимостью P=f (Т).

Пример 5.1. Определить наибольшее число фаз, которые могут находиться в равновесии в системе, состоящей из воды и хлорида натрия.

Решение. В этой системе число компонентов (К) равно двум. Следовательно, С = = 4 - Ф. Наибольшее число фаз отвечает наименьшему числу степеней свободы. Так как число степеней свободы не может быть отрицательным, то наименьшее значение С равно нулю. Следовательно, наибольшее число фаз равно четырем. Этому условию заданная система удовлетворяет, когда раствор хлорида натрия в воде находится в равновесии одновременно со льдом, твердой солью и водяным паром. В таком состоянии система безвариантна (инвариантна), т.е. это состояние достигается только при строго определенных температуре, давлении и концентрации раствора.

Однокомпонентные системы

При К = 1 уравнение правила фаз примет вид

Если в равновесии одна фаза, то С = 2. В этом случае говорят, что система бивариантна ;

две фазы - С = 1, система моновариантна;

три фазы - С = 0, система инвариантна.

Диаграмма, выражающая зависимость состояния системы от внешних условий или от состава системы, называется фазовой диаграммой. Соотношение между давлением (р ), температурой (7) и объемом (V) фазы можно представить трехмерной фазовой диаграммой. Каждая точка (се называют фигуративной точкой) на такой диаграмме изображает некоторое равновесное состояние. Обычно удобнее работать с сечениями этой диаграммы плоскостью р - Т (при V = const) или плоскостью р - V (при Т = const). Разберем более детально случай сечения плоскостью р - Т (при V = const).

Рассмотрим в качестве примера фазовую диаграмму одиокомпонентной системы - воды (рис. 5.1).

Фазовая диаграмма воды в координатах р - Т представлена на рис. 5.1. Она составлена из трех фазовых полей - областей различных (р, Т) значений, при которых вода существует в виде определенной фазы - льда, жидкой воды или пара (обозначены буквами Л, Ж и П соответственно). Для этих однофазных областей число степеней свободы равно двум, равновесие бивариантно (С = 3 - 1 = 2). Это означает, что для описания системы необходимы две независимые переменные - температура и давление. Эти переменные могут изменяться в данных областях независимо, и при этом не произойдет изменения вида и числа фаз.

Фазовые поля разделены тремя граничными кривыми.

Рис. 5.1.

Кривая AВ - кривая испарения , выражает зависимость давления пара жидкой воды от температуры (или представляет зависимость температуры кипения воды от давления). Другими словами, эта линия отвечает двухфазному равновесию жидкая вода - пар, и число степеней свободы, рассчитанное по правилу фаз, составляет С = 3 - 2 = 1. Такое равновесие моновариаптно. Это означает, что для полного описания системы достаточно определить только одну переменную - либо температуру, либо давление. Вторая переменная является зависимой, она задается формой кривой ЛВ. Таким образом, для данной температуры существует только одно равновесное давление или для данного давления пара - только одна равновесная температура.

При давлениях и температурах, соответствующих точкам ниже линии АВ, жидкость будет полностью испаряться, и эта область является областью пара.

При давлениях и температурах, соответствующих точкам выше линии AВ , пар полностью сконденсирован в жидкость (С = 2). Верхний предел кривой испарения AВ находится в точке В, которая называется критической точкой (для воды 374°С и 218 атм). Выше этой температуры фазы жидкости и пара становятся неразличимыми (исчезает четкая межфазная граница жидкость/ пар), поэтому Ф = 1.

Линия АС - это кривая возгонки льда (иногда ее называют линией сублимации ), отражающая зависимость давления водяного пара надо льдом от температуры. Эта линия соответствует моновариаптному равновесию лед - пар (С = 1). Выше линии АС лежит область льда, ниже - область пара.

Линия AD кривая плавления , выражает зависимость температуры плавления льда от давления и соответствует моновариаптному равновесию лед - жидкая вода. Для большинства веществ линия AD отклоняется от вертикали вправо, но поведение воды аномально: жидкая вода занимает меньший объему чем лед. На основании принципа Ле-Шателье можно предсказать, что повышение давления будет вызывать сдвиг равновесия в сторону образования жидкости, т.e. точка замерзания будет понижаться.

Исследования, проведенные ГТ.-У. Бриджменом для определения хода кривой плавления льда при высоких давлениях, показали, что существует семь различных кристаллических модификаций льда , каждая из которых, за исключением первой, плотнее воды. Таким образом, верхний предел линии AD - точка Д где в равновесии находятся лед I (обычный лед), лед III и жидкая вода. Эта точка находится при -22°С и 2450 атм.

Тройная точка воды (точка, отражающая равновесие трех фаз - жидкости, льда и пара) в отсутствии воздуха находится при 0,0100°С и 4,58 мм рт. ст. Число степеней свободы С = 3 - 3 = 0, и такое равновесие называют инвариантным. При изменении любого параметра система перестает быть трехфазной.

В присутствии воздуха три фазы находятся в равновесии при 760 мм рт. ст. и 0°С. Понижение температуры тройной точки на воздухе вызвано с л еду ющи м при ч и нам и:

• 1) растворимостью газообразных компонентов воздуха в жидкой воде при 1 атм, что приводит к снижению тройной точки на 0,0024°С;
• 2) увеличением давления от 4,58 мм рт. ст. до 1 атм, которое снижает тройную точку еще на 0,0075°С.

Кристаллическая сера существует в виде двух модификаций - ромбической (S р) и моноклинной (S М). Поэтому возможно существование четырех фаз: ромбической, моноклинной, жидкой и газообразной (рис. 5.2).

Сплошные линии ограничивают четыре области: пара, жидкости и двух кристаллических модификаций. Сами линии отвечают моновариантным равновесиям двух соответствующих фаз. Заметьте, что линия равновесия

моноклинная сера - расплав отклонена от вертикали вправо (сравните с фазовой диаграммой воды). Это означает, что при кристаллизации серы из расплава происходит уменьшение объема. В точках А, В и С в равновесии сосуществует три фазы (точка А ромбическая, моноклинная и пар, точка В - ромбическая, моноклинная и жидкость, точка С - моноклинная, жидкость и пар). Легко заметить, что есть еще одна точка О, в которой существует равновесие трех фаз - перегретой ромбической серы, переохлажденной жидкой серы и пара, пересыщенного относительно пара, равновесного с моноклинной серой. Эти три фазы образуют метастабилъную систему , т.е. систему, находящуюся в состоянии относительной устойчивости. Кинетика превращения метастабильных фаз в термодинамически стабильную модификацию крайне медленна, однако при длительной выдержке или внесении кристаллов-затравок моноклинной серы все три фазы все же переходят в моноклинную серу, которая является термодинамически устойчивой в условиях, отвечающих точке О. Равновесия, которым соответствуют кривые ОА, ОВ и ОС (кривые возгонки, плавления и испарения соответственно), являются метастабильными.

Рис. 5.2.

Уравнение Клаузиуса - Клапейрона

Движение вдоль линий двухфазного равновесия на фазовой диаграмме (С = 1) означает согласованное изменение давления и температуры, т.е. Р = f(T). Общий вид такой функции для однокомпонентных систем был установлен Клапейроном.

Допустим, мы имеем моновариантное равновесие вода - лед (линия AD на рис. 5.1). Условие равновесия будет выглядеть так: для любой точки с координатами (р, Г), принадлежащей линии AD.

Для однокомпонентной системы р = dG/dv, где G- свободная энергия Гиббса, a v - число молей. Нужно выразитьФормула ΔG =

= ΔН - T ΔS для этой цели не годится, так как выведена для р, Т = const. В соответствии с уравнением (4.3)

Согласно первому закону тегшолинамикиа согласно второму закону термодинамики _, причем ж Тогда

Очевидно, что в равновесии

так как количество образовавшегося льда в состоянии равновесия равно количеству образовавшейся воды). Тогда

Мольные (т.е. деленные на количество молей) объемы воды и льда; S воды, S льда - мольные энтропии воды и льда. Преобразуем полученное выражение в

(5.2)

где ΔSф, ΔVф п - изменение мольных энтропии и объема при фазовом переходе (лед -> вода в данном случае).

Посколькуто чаще применяют следующий вид уравнения:

где ΔHф п - изменение энтальпии при фазовом переходе; ΔV п - изменение мольного объема при переходе; ΔTф п - температура, при которой происходит переход.

Уравнение Клапейрона позволяет, в частности, ответить на следующий вопрос: какова зависимость температуры фазового перехода от давления ? Давление может быть внешним или создаваться за счет испарения вещества.

Пример 5.2. Известно, что лед имеет больший мольный объем, чем жидкая вода. Тогда при замерзании воды ΔVф „ = V |ьда - V воды > 0, в то же время ДHф „ = = ДH К < 0, поскольку кристаллизация всегда сопровождается выделением теплоты. Следовательно, ДHф „ /(Т ΔVф п) < 0 и, согласно уравнению Клапейрона, производная dp/dT < 0. Эго означает, что линия моновариантного равновесия лед - вода на фазовой диаграмме воды должна образовывать тупой угол с осью температур.

Клаузиус упростил уравнение Клапейрона в случае испарения и возгонки , предположив, что:

Подставим(из уравнения Менделеева - Клапей

рона) в уравнение Клапейрона:

Разделяя переменные, получим

(5.4)

Это уравнение можно проинтегрировать, если известна зависимость ΔH ИС11 от Т. Для небольшого температурного интервала можно принять ΔH НСП постоянной, тогда

где С - константа интегрирования.

Зависимость In р от /Т должна давать прямую, по наклону которой можно рассчитать теплоту испарения Д# исп.

Проинтегрируем левую часть уравнения (5.4) в пределах от р { до р 2 , а правую - от Г, до Т 2> т.е. от одной точки (р, 7,), лежащей на линии равновесия жидкость - пар, до другой - (р 2 , Т 2):

Результат интегрирования запишем в виде

(5.6)

называемым иногда уравнением Клаузиуса - Клапейрона. Оно может быть использовано для расчета теплоты испарения или возгонки, если известны значения давлений пара при двух различных температурах.

Энтропия испарения

Мольная энтропия испарения равна разности

Поскольку то можно полагать

Следующее допущение состоит в том, что пар считают идеальным газом. Отсюда вытекает приблизительное постоянство мольной энтропии испарения жидкости при температуре кипения, называемое правилом Трутона.

Правило Трутона: мольная энтропия испарения любой жидкости составляет величину порядка 88 ДжДмоль К).

Если при испарении разных жидкостей не происходит ассоциации или диссоциации молекул, то энтропия испарения будет приблизительно одинакова. Для соединений, образующих водородные связи (вода, спирты), энтропия испарения больше 88 ДжДмоль К). Правило Трутона позволяет определить энтальпию испарения жидкости по известной температуре кипения, а затем но уравнению Клаузиуса - Клапейрона определить положение линии моновариантного равновесия жидкость - пар на фазовой диаграмме.

Пример 5.3 . Оценить давление пара над диэтиловым эфиром при 298 К, зная его температуру кипения (308,6 К).

Решение. Согласно правилу Трутона AS.. rn = 88 ДжДмоль К), с другой стороны,

Применим уравнение Клаузиуса - Клапейрона (5.6), учитывая, что при кипении (T = 308,6 К) давление паров эфира р = 1 атм. Тогда имеем: In /; - In 1 = 27,16 х х 10 3 /8,31(1/308,6 - 1/Т), или In р = -3268/7" + 10,59 (и это является уравнением линии моновариантного равновесия жидкость - пар па фазовой диаграмме эфира). Отсюда, при Т = 298 К (25°С), р = 0,25 атм.

Энтропия плавления не так постоянна для разных веществ, как энтропия испарения. Это связано с тем, что беспорядок (мерой которого является энтропия) возрастает при переходе от твердого к жидкому состоянию не столь сильно, как при переходе в газообразное состояние.

Кристаллическая структура вещества определяется не только его химическим составом, но и условиями образования. В природе существует множество примеров, когда в зависимости от условий образования, вещества могут иметь различную структуру кристаллов, т.е. тип решетки, и поэтому различные физические свойства. Это явление называется полиморфизмом. Присутствие той или иной модификации вещества может таким образом характеризовать условия его образования. Полиморфные модификации обозначают греческими буквами,,,.

Возможны два типа полиморфизма: энантиотропный и монотропный.

Энантиотропия характеризуется обратимым самопроизвольным переходом при определенных Р и Т одной формы в другую. Этот переход сопровождается снижением энергии Гиббса при изменении термодинамических условий (Р,Т). На рис. 4.2 показан энантиотропный переход от фазык фазепри (Р,Т)  ↔  . До температуры и давления фазового перехода (левее точки (Р,Т)  ↔ ) более устойчива-модификация вещества, т.к. она обладает меньшим запасом свободной энергии G. В точке пересечения кривых G  =G  , обе фазы находятся в равновесии. За этой точкой, т.е. при высоких Р и Т, устойчивее-фаза. Таким образом,-фаза является низкотемпературной, авысокотемпературной модификацией вещества.

Рис. 4.2. Изменение функции Гиббса при энантиотропии

Энантиотропные превращения характерны для углерода, серы, двуокиси кремния и многих других веществ.

Если во всем интервале Р и Т стабильна только одна фаза, то фазовый переход не связан с определенными значениями Р и Т и является необратимым. Такой тип полиморфизма называется монотропией (рис.4.3 ).Более стабильна та фаза, энергия Гиббса которой ниже (на рис. 4.3. фаза ). Монотропные формы в природных условиях встречаются реже; примером может служить система

Fe 2 O 3 Fe 2 O 3

маггемит гематит

Рис. 4.3. Изменение энергии Гиббса при монотропии

На фазовой диаграмме полиморфизм вещества характеризуется дополнительными линиями, ограничивающими области существования отдельных полиморфных модификаций.

4.5.3. Фазовая диаграмма серы

В качестве примера рассмотрим диаграмму состояния серы, которая может существовать в виде ромбической или моноклинной серы, т.е. она диморфна. На фазовой диаграмме серы (рис. 4.4 ), в отличие от диаграммы воды, два поля твердых фаз: область ромбической серы (слева от линии EABD, поле 1) и моноклинной (внутри треугольника АВС, поле 2). Поле 3 – область расплавленной серы, поле 4 – парообразная сера.

ВС кривая плавления моноклинной серы,

BDкривая плавления ромбической серы,

АВ кривая полиморфного превращения: S ромб ↔ S монокл

ЕА и АС кривые возгонки ромбической и моноклинной серы, соответственно,

СК кривая испарения жидкой серы.

Пунктирные линии отражают возможность существования метастабильных фаз, которые можно наблюдать при резком изменении температуры:

АО: ↔ (S); СО: {S}↔ (S); ВО: ↔ {S}.

Рис. 4.4. Диаграмма состояния серы

Тройные точки соответствуют трехфазным равновесиям: А ромбическая, моноклинная и парообразная сера; Смоноклинная, жидкая и парообразная; Вромбическая, моноклинная и жидкая сера. В точке О (точка пересечения пунктирных линий внутри треугольника)метастабильное равновесие трех фаз: ромбической, жидкой и парообразной.

Таким образом, пользуясь фазовой диаграммой, можно определить фазовое состояние вещества в данных условиях или, наоборот, обнаружив ту или иную полиморфную модификацию вещества (например, сплава или минерала), охарактеризовать условия его образования.

Состояние однокомпонентной системы определяется двумя независимыми параметрами (например P и T), а объем системы V = f(P,T). Если по трем координатным осям отложить соответственно давление, температуру, объем системы, то получится пространственная диаграмма, характеризующая зависимость состояния системы и фазовых равновесий в ней от внешних условий. Такая диаграмма называется диаграммой состояния или фазовой диаграммой.

Для однокомпонентной системы двумерная диаграмма состояния показывает условия существования при различных значениях параметров (Т – температура и Р – давление) нескольких фаз, наиболее простой вариант – три фазы: газовая, жидкая и твердая.

1. Диаграмма состояния воды

Пример такой диаграммы для воды представлен на рис. 8.2.

Та же вода в более широком диапазоне давлений и температур имеет несколько – фаз – 9 в твердом агрегатном состоянии (рис. 8.3).

1. Диаграмма состояния серы.

Рассмотрим фазовую диаграмму состояния серы.

Линии ЕА, АС и CN – температурная зависимость давления насыщенного пара над твердой Sромб., Sмон. и Sж. соответственно. Линия АВ – температурная зависимость от внешнего давления фазового перехода Sромб. Sмон. Линии СВ и ОВ – зависимость от внешнего давления температуры плавления Sмон. и Sромб. соответственно. Область устойчивости Sромб. ограничена линиями ЕА, АВ, ВD. Область устойчивости Sмон. ограничена линиями ВС, СА, АВ. Область существования жидкой фазы расположена справа от линий ВС и BD и выше линии CN. Область устойчивости парообразной серы лежит ниже линий ЕА, АС и CN.

В отличие от диаграммы состояния воды с одной тройной точкой на фазовой диаграмме серы таких точек три: А, В и С. В каждой из них могут существовать три фазы одновременно. В точке А – твердая ромбическая, твердая моноклинная и парообразная сера; в точке В – твердая ромбическая, твердая моноклинная и жидкая сера; в точке С – твердая моноклинная и парообразная сера и жидкая сера.

1. Диаграммы состояния двухкомпонентных систем. Термический анализ

Двухкомпонентными называются физико-химические системы, в состав которых входят два компонента. Компонентами могут быть как простые вещества, так и химические соединения. Соотношение между компонентами способно существенно изменять свойства системы. Чтобы определить состояние системы однозначно необходимо знать параметры: Р,Т и концентрации компонентов С1 и С2. Уравнение состояния двухкомпонентной системы имеет вид: f(P,T,C1,C2)=0

Для построения диаграмм состояния используется метод термического анализа.

1. Термический анализ

Метод термического анализа построен на анализе кривых охлаждения смесей различного состава. Кривая охлаждения это температурно-временная зависимость охлаждения смеси, показывающая точки фазовых переходов. На рис. 8.5. приведена форма линий охлаждения (левая часть рис.) на которых, плато соответствует кристаллизации чистого компонента (кр. А и В), точка перегиба – начало кристаллизации одного из компонентов раствора.

1. Диаграммы состояния двухкомпонентных систем при полной растворимости веществ в твердой фазе

Пример такой диаграммы приведен на рис. 8.5. – правая часть. Показано, как данная диаграмма строится из данных кривых охлаждения.