Фазовые переходы 1 и 2 рода

До сих пор мы рассматривали, что вещество может находиться в различных фазах но само остается химически однородный во многих случаях это не так. Оно может состоять из нескольких химических различных компонент причем в разных фазах доля этих компонентов различна. Найдем такое максимальное количество, которое может одновременно состоять из n различных компонент. Предположим, что в равновесии находится R-радиус различных фаз соответственно нужно вести nr химический потенциалов которые зависят от давления и температуры в системе. Здесь нижний индекс указывает компоненту от 1 до , а верхний индекс фазу в которую та компонента входит от 1 до r. Эти потенциалы зависят также от относительных консистенций . Последнее определяется как

Полное число молекул всех компонент в й фазе имеются всего r(n-1) независимых концентраций в состояние равновесия химический потенциал -компоненты должны принимать значения.

– зависимость от давления, температуры и концентрации.

Число параметров не определенных равнозначно равно:

Величина называется термодинамических степеней свободы. Число фаз которые могут находится в равновесном в частности если вещество химически однородно, в случае 3-й точки, если же вещество состоит из 2 компонент .

Рассмотрим частный случай когда имеются 2 компоненты, а вещество может находится в 2 различных фазах.

1.Пусть фаза 1 - это раствор, а фаза 2 - насыщенный пар в растворителе относительно концентрации растворимого вещества 1 вещества и растворителя 2 в жидкой фазе обозначен:

Условие равновесия 2-х фаз дается 2-мя уравнениями по одному для каждой из компонент:

Давление пара зависит не только от температуры, но и от концентрации растворимого веществаДавление пара в растворителе убывает с ростом по закону:

(Закон Рауля)

–давление пара над чистым растворителем над раствором.

2.Пусть теперь фаза 1 жидкий раствор с концентрации растворимого вещества, а фаза 2 твердое вещество, в котором присутствует только растворитель используем те же уравнение для данной двухфазной систем. Решение предложим в виде . Это соотношение показывает, что при заданном внешним давлением температура фазового перехода жидкость твердое тело зависит от концентрации растворимого вещества при температура понижается:

Фазовым переходом 1-го рода – называются такие переходы при котором скачком меняется первая производная химического потенциала. Поскольку:

То можно описать процессы плавление, испарение и обратные им процессы.

Фазовые переходы 2-го рода - это переходы первое произведение химического потенциала непрерывны, а скачком меняется 2-е производные. Теплота таких фазовых переходов равно 0 поскольку энтропия непрерывна

Cкачкообразные изменение претерпевают удельная теплоемкость

Коэффициент объемного расширения

И изометрическая сжимаемость вещества:

В отличие от фазовых переходах первого рода при фазовых переходe второго рода состояние системы меняется не прерывно и в точках фазового перехода меняется фаза объема не меняется , но коэффициент теплоемкостного расширение и сжимаемость испытывает скачки. Связь между этими скачками и наклоном кривой равновесия в точке перехода определяется уравнением Эренфеста. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса имеет вид:

Из последних формул получаем уравнение Эренфеста для фазового перехода второго рода: