правило фаз гиббса. правило фаз Гиббса. Насыщенный водный раствор NaCl с кристаллами NaCl

• Название: Насыщенный водный раствор NaCl с кристаллами NaCl
• Анкор: правило фаз гиббса
• Дата: 02.05.2023
• Размер: 19.87 Kb.
• Имя файла: правило фаз Гиббса.docx
• Тип: Документы; #1103428

Определить число независимых компонентов, число фаз (указать, какие) и рассчитать число степеней свободы (вариантность) в системе при заданных внешних условиях (таблица).

Таблица

Вариант	Система	Условия
1	Насыщенный водный раствор NaCl с кристаллами NaCl	Т = 298 К
2	Смесь веществ: CaCO3(к), CaO(к), CO2(г)	Т = 298 К
3	Смесь веществ: NH3(г), HCl(г), NH4Cl(к)
4	Насыщенный водный раствор CaSO4 и CaSO4 (к)
5	Ацетон при температуре кипения	р = 1,01∙105 Па
6	Смесь газов: H2, O2, H2O (г)	Т = 298 К
7	Вода в жидком, кристаллическом и парообразном состоянии
8	Насыщенный водный раствор KCl с кристаллами KCl	Р = 1,01∙105 Па
9	Смесь газов: Н2, Cl2, HCl
10	Водный раствор сульфата меди, лед, пары воды	Р = 1,01∙105 Па
11	С (графит) ↔ С (алмаз)
12	С2Н5ОН при температуре кипения	Р = 1,01∙105 Па
13	Насыщенный водный раствор сахара с кристаллами сахара
14	S(ромб.) ↔ S(монокл.) ↔ S(п)
15	Насыщенный водный раствор Na2CO3, K2CO3 с кристаллами Na2CO3, K2CO3	Р = 1,01 105 Па
16	Смесь веществ: Ne(г), N2(г), Ar(г)	Т = 298 К
17	Насыщенный водный раствор Fe2(SO4)3 с кристаллами Fe2(SO4)3	Р = 1,01 105 Па
18	Смесь веществ: MgO (к), MgCO3(к), CO2(г)
19	Водный раствор NaCl, лед, пары воды	Т = 273 К
20	Смесь веществ: AlCl3(к), FeCl2(к), Cl2(г)	Р = 1,01 105 Па
21	Насыщенный водный раствор NaCl, HCl с кристаллами NaCl, газом HCl и парами воды
22	Вода при температуре кипения	Р = 1,01 105 Па
23	Водный раствор хлорида магния с кристаллами льда и парами воды
24	S(ромб.) ↔ S(монокл.) ↔ S(ж)
25	Вода при температуре замерзания	Р = 1,01 105 Па

Примеры :

Задание

Определите число независимых компонентов, число фаз (укажите, какие) и число степеней свободы (вариантность) в системе при заданных внешних условиях.

Вариант 1

Система состоит из насыщенного водного раствора CuSO₄ с кристаллами CuSO₄ и раствора H₂SO4 при заданном внешнем давлении Р = 1,01·10⁵ Па.

Решение

Число степеней свободы (вариантность) С определяется по основному уравнению фазового равновесия (правилу Гиббса):

С = К – Ф + n,

где К – число независимых компонентов;

Ф – число фаз;

n – число переменных внешних параметров.

Для данной системы число переменных внешних параметров n = 1, т. к. давление постоянно (1,01·10⁵ Па).

Общее число компонентов Кобщ = 3 (3 вещества: Н₂О, CuSO₄, H₂SO₄).

Так как химическое взаимодействие между этими компонентами отсутствует, то число независимых компонентов равно трем Кобщ = К = 3.

Число фаз Ф = 2 (ж - водный раствор; к - кристаллы CuSO₄).

Рассчитываем число степеней свободы:

С = 3 – 2 + 1 = 2.

Так как число степеней свободы (вариантность) определяет число параметров, которые можно изменять независимо друг от друга без изменения природы и числа фаз, то в данной системе при Р = const, можно изменять одновременно температуру и состав системы.
Вариант 2

Система состоит из MgO(к), Н2О(г) и Mg(OH)₂(к) при Т = 298 К.

Решение

Число внешних параметров n = 1, т. к. температура постоянна.

Общее число компонентов Кобщ = 3 (3 вещества: MgO, H₂O, Mg(OH)₂).

Между компонентами возможно химическое взаимодействие, которое выражается уравнением:

MgO(к) + Н₂О(г) ⇄ Mg(OH)₂(к),

поэтому число независимых компонентов меньше на число уравнений, связывающих компоненты:

К = 3 – 1 = 2.

Число фаз Ф = 3 (к(1) – кристаллы MgO, к(2) – кристаллы Mg(OH)₂, г – пары Н₂О).

Определяем число степеней свободы:

С = 2 – 3 + 1 = 0.

Система инвариантна, ничего нельзя изменять, чтобы она существовала в данном виде при Т = const.

Если температуру не задавать постоянной, а считать переменной величиной, то n = 2 и для этого варианта:

С = 2 – 3 + 2 = 1,

т. е. в системе появится одна степень свободы: можно изменять только один параметр: либо давление, либо температуру, либо состав системы (концентрацию воды).