10.Фазовые диаграммы. Пример для углекислого газа.. Диаграмме (носит название фигуративной точки). Обычными координатами для построения фазовой диаграммы
 Скачать 20.65 Kb.
|
|
Фа́зовая диагра́мма (диаграмма состоя́ния) — графическое отображение равновесного состояния бесконечной физико-химической системы при условиях, отвечающих координатам рассматриваемой точки на диаграмме (носит название фигуративной точки). Обычными координатами для построения фазовой диаграммы являются термодинамические параметры — температура и давление — и состав системы (в мольных или массовых процентах). Обычными координатами для построения фазовой диаграммы являются термодинамические параметры — температура и давление — и состав системы (в мольных или массовых процентах). В общем случае количество координат превышает число компонентов системы на единицу (диаграмма однокомпонентной системы двумерна, двухкомпонентной — трёхмерна и т. п.) Для конденсированных систем зачастую не учитывают изменение фазовых равновесий за счёт давления, в этом случае число измерений диаграммы равно числу компонентов (диаграмма конденсированной двухкомпонентной системы двумерна, трёхкомпонентной — трёхмерна и т. п.) Сложные фазовые диаграммы в печатных изданиях изображают в виде сечений или проекций. Согласно правилу фаз, на двумерной диаграмме однофазная область описывается полем, двухфазная — линией (на p-T диаграммах) или набором параллельных линий конод, для которых фиксированы составы равновесных фаз (на диаграммах с участием состава), трёхфазная — точкой (на p-T диаграммах) или горизонталью (на T-x или p-x диаграммах). Углекислый газ (СО2) широко используется в различных устройствах и процессах, поэтому его фазовые превращения представляют определенный практический интерес. На рис3.15. приведена фазовая Р-Т диаграмма углекислого газа с нанесенными значениями особых точек (тройной и критической), и значениями параметров насыщения для температуры 200С и нормального давления (Рн = 0,101325 МПа).  Рис.3.15. Фазовая Р-tдиаграмма углекислого газа Углекислый газ относится к нормальным веществам (  ), поэтому при температурах ниже тройной точки (- 560С) жидкая углекислота не существует ни при каком давлении.Если при температуре газа +200С давление в баллоне больше 5,739 МПа, то углекислота в баллоне находится в жидкой фазе. Невозможно увидеть жидкую углекислоту, выпуская ее из баллона в атмосферу через нижний вентиль, т.к. при атмосферном давлении (0,101325 МПа) жидкая фаза СО2не существует. Сразу после выхода из баллона жидкая углекислота бурно испаряется вследствие понижения давления ниже давления насыщения при температуре окружающей среды. При испарении теплота от окружающей среды отнимается, поэтому при истечении углекислоты из баллона окружающий воздух и нижний вентиль охлаждаются. Как только температура охлаждения достигнет значения – 78,47 оС (температура сублимации СО2при нормальном давлении Рн), углекислота, вытекающая из баллона, из газообразной фазы будет переходить сразу в твердую фазу. Твердая фаза называемая «сухим льдом» (углекислотным снегом) собирается в мешок под струей. Затем, забирая теплоту сублимации от окружающего воздуха, твердая углекислота снова превращается в газообразную. Температура в мешке будет оставаться постоянной и равной -78,47 оС, вплоть до полного исчезновения твердой фазы. «Сухим льдом» удобно пользоваться, например, для замораживания скоропортящихся продуктов. В отличие от СО2тройная точка воды находится при очень значительном разряжении (610 Па), поэтому при подводе теплоты ко льду при нормальном давлении (101325 Па) он сначала должен расплавится (растаять) и лишь затем превратиться в пар. Твердая вода может сублимироваться при температурах ниже температуры тройной точки, что объясняет возможность сушки белья на морозе. |