Співвідношення Клаузіуса - Клапейрона - студопедія

Процеси фазового переходу супроводжуються виділенням або поглинанням теплоти. Залежність між теплотою фазового переходу і зовнішніми умовами виражається рівнянням Клапейрона - Клаузіуса:

де # 916; Нф.п. - теплота фазового переходу; # 916; V - зміна молярного об'єму при переході з однієї фази в іншу, - температурний коефіцієнт тиску (величина, що показує, як зміниться тиск при зміні температури).

У процесі плавлення (крива ОВ. Рис.3.1), обсяг утворюється рідкої фази більше обсягу твердої фази () і похідна. тому зі збільшенням тиску температура плавлення збільшується. На рис.3.2 показаний процес плавлення, в якому обсяг твердої фази більше обсягу рідкої фази () і похідна. це означає, що з ростом тиску температура плавлення речовини зменшується (крива ОВ. рис.3.2). Таку властивість має тільки невелика кількість речовин, наприклад, вода, вісмут, сурма, чавун.

В процесі випаровування і сублімації (криві ОС і ОА на рис. 3.1 і рис. 3.2) похідна. тому при підвищенні тиску температури кипіння і сублімації завжди збільшуються.

Точка О називається потрійною точкою. так як в ній можуть перебувати в рівновазі одночасно три фази: тверда, рідка і газоподібна. Число ступенів свободи в потрійний точці дорівнює: С = 3 # 9472; Ф = 3 # 9472; 3 = 0. Це означає, що довільно не можна змінювати жоден з параметрів, інакше стан рівноваги в системі зміниться.

Тиск, який молекули пара, що перебуває в рівновазі з рідкою фазою, надають на стінки судини і на поверхню рідини, називається тиском насиченої пари (для стислості тиск пари рідини).

Згідно з правилом фаз система з одним компонентом і двома сосуществующими фазами має тільки одну ступінь свободи С = 3 # 9472; Ф = 3 # 9472; 2 = 1. Отже, в процесі випаровування можна довільно змінювати один з параметрів (або температуру, або тиск), і при цьому не зміниться число і природа фаз.

Тиск пари над поверхнею стабільного хімічної речовини (рідини або твердого тіла) визначається тільки температурою і не залежить від кількості взятого речовини, від кількості пара і від наявності і концентрації повітря або іншого газу, інертного по відношенню до іншого пару.

Приклад 3.1. Як зміниться температура плавлення льоду при підвищенні тиску на 1 атм, якщо відомо, що при 0 ° С теплота плавлення льоду дорівнює 333,5 Дж / г, а питомі обсяги води і льоду відповідно рівні 1,0001 · 10 -6 м 3 / г і 1,0908 · 10 -6 м 3 / г?

Плавлення льоду є фазовий перехід:

тверда речовина → рідина.

Запишемо рівняння Клапейрона - Клаузіуса для процесу плавлення в наступному вигляді:

Т = 273К, # 916; V = Vж - Vтв = 1,0001 · 10 -6 - 1,0908 · 10 -6 = -9,07 · 10 -8 м 3 / г;

При підвищенні тиску на 1 атм температура плавлення льоду знизиться на 0,0075 градуса.