Фазовые диаграммы

Области и границы

Внутри области устойчиво одно равновесное состояние. На границе две фазы могут сосуществовать в равновесии.

После пересечения границы равновесная фаза меняется, но реальный переход может задерживаться из-за nucleation и кинетики.

Тройная точка

В тройной точке три фазы чистого вещества сосуществуют при единственной комбинации T и P.

Это не обычная точка кипения или плавления, а особое равновесное состояние.

Критическая точка

Линия жидкость–пар заканчивается в критической точке. Выше T_c исчезает резкая граница между жидкостью и газом, и вещество может быть сверхкритическим флюидом.

Критическую точку нельзя смешивать с тройной.

Уравнение Клапейрона

Наклон линии сосуществования связан с dP/dT=ΔS/ΔV=ΔH/(TΔV). Знак зависит от изменений энтропии и объёма.

Для воды линия лёд–жидкость имеет отрицательный наклон, потому что молярный объём льда больше.

Диаграммы смесей

В бинарных системах одной из осей может быть состав. Tie line задаёт составы сосуществующих фаз, lever rule — их доли.

Правила P–T диаграммы чистого вещества нельзя механически переносить на диаграмму состава.

Метастабильность

Переохлаждение и перегрев показывают, что пересечение равновесной границы не гарантирует мгновенного превращения.

Фазовая диаграмма — карта равновесия, а не график скорости фазового перехода.

Как читать процесс

Сначала определите, какая переменная действительно постоянна. Изобарный нагрев нужно отслеживать вдоль линии постоянного давления, независимо от визуального направления на рисунке.

Площадь области на схеме не равна количеству фазы. В двухфазной области доли находят из материального баланса и lever rule.

Разобранный пример