Диаграмма состояния воды

Изучением различных систем занимается раздел химии, называемый физико-химическим анализом. Физико-химический анализ изучает соотношение между составом и свойствами в однокомпонентных, двух- и многокомпонентных средах. “Основная задача физико-химического анализа - это измерение свойств при последовательном изменении состава равновесной системы, результатом чего является, построение диаграммы “состав-свойство”. Таким образом, возникает геометрический метод исследования химических превращений. Мы получаем точную геометрическую модель этой сложной функции, которая должна изображать зависимость между температурой, объемом, концентрацией, давлением и другими физическими и химическими факторами, определяющими состояние системы” (Н. С. Курнаков).

В основе физико-химического анализа лежат два принципа, разработанные Н.С. Курнаковым. а именно: принцип непрерывности и принцип соответствия (корреляции). Согласно принципу непрерывностипри непрерывном изменений параметров, определяющих состояние системы (давление, температура, концентрация), свойства ее отдельных фаз изменяются также непрерывно до тех пор, пока не изменится число или характер ее фаз. Согласно принципу соответствия каждой фазе или каждому комплексу равновесных фаз соответствует на диаграмме определенный геометрический образ.

ДВУХКОМПОНЕНТНЫЕ СИСТЕМЫ.

Согласно правилу фаз С = К + 2 - Ф для системы состояния из двух компонентов С = 0, когда Ф = 4, т.е. число равновесных соприкасающихся фаз не может быть больше 4, а число степеней свободы может изменяться от 0 до 3 (когда Ф = 1, то С = 3). Таким образом, двухкомпонентная система может быть наглядно представлена или пространственной диаграммой состояния, координатами которой будут температура, давление и состав, или сложной ее проекцией на плоскость.

При пространственном изображении диаграммы двухкомпонентной системы пользуются прямоугольной системой координат; на одной оси откладывают температуру Т, на другой - давление Р, на третьей - концентрацию С. Существование каждой фазы системы изображается вполне определенным объемом в пространстве координат. Для практических целей часто пользуются диаграммами “состав-свойство”. Одну из переменных (давление или температуру) принимают за постоянную величину и, таким образом, состояние двухкомпонентной системы изображается уже не в пространстве, а на плоскости. Так как мы одну из переменных величин принимаем за постоянную, то это уменьшает возможное число степеней свободы на единицу. Поэтому уравнение правила фаз будет иметь следующий вид: С=К+1-Ф

Для изображения диаграмм “состав-свойство” пользуются прямоугольными системами координат, на оси абсцисс откладывают состав, а на оси ординат свойство (давление, температуру).