Однокомпонентна система

 

В однокомпонентній системі, як відомо, умовою рівноваги a- і b-фаз є рівність вільних енергій цих фаз: .

Тому зміна взаємного розташування цих кривих при різному тиску (рис. 11, б – г) визначає положення границь фазових областей на відповідній діаграмі стану (рис. 11, а). Рівність у точці 1^I (рис. 11, б) обумовлює рівновагу газоподібної і твердої a-фази при P₁. Зі збільшенням тиску ця точка ковзає по лінії 1-2, тому остання описує умови рівноваги газоподібної і a-фази.

У точці 2' (див. рис. 11, в) здійснюється рівність величини вільної енергії трьох фаз: газоподібної і двох кристалічних: a і b. Це визначає на рис. 11, а точку 2 як умову трифазної рівноваги. Фази a- і b-поліморфні модифікації компоненту, що вивчається.

Вони відрізняються типом упаковки атомів в кристалічній гратці. Розмірковуючи аналогічно, знаходимо (см. рис. 11, г), що точка 3' – умова рівноваги при Р₃, а точка 3 описує термодинамічні параметри цієї рівноваги у фазовому просторі діаграми стану. Природно, що лінія, що містить відрізок і продовжує його, описує умову рівноваги при різних P і Т.

Відзначимо, що як виходить з рис. 11, а при P=P₃ реалізується ще одна фазова рівновага: . Вона відбувається при Т=Т₄.

Ступені свободи системи розподілені наступним чином. В однофазній області С=2, система є двоваріантною. На лінії двофазної рівноваги С=1 система є моноваріантною. У точці трифазної рівноваги система є нонваріантною, С=0.

Рисунок 11 – Зв’язок кривих температурної залежності термодинамічного потенціалу з параметрами фазових рівноваг в однокомпонентній системі з поліморфізмом

 

Таким чином, у випадку, що розглядається, чотирифазна рівновага є неможливою, тому що у такому випадку система повинна була мати негативний ступінь свободи.