Рассмотрим теперь подробнее равновесие жидких и газо- образных фаз, состоящих из двух компонент. При достаточно высоких температурах (когда Т велико по сравнению со средней энергией взаимодействия молекул) все ве- щества смешиваются в произвольных отношениях. Поскольку, с другой стороны, при этих температурах вещество представляет собой газ, то можно сказать, что в газообразной фазе все веще- ства обладают неограниченной смешиваемостью (впрочем, при наличии критических линий, когда разница между жидкостью и газом становится в известном смысле условной, становится условной и такая формулировка). В жидком же состоянии некоторые вещества смешиваются в произвольных отношениях, а другие — не во всех отношениях (жидкости с ограниченной смешиваемостью). В первом случае, когда обе компоненты произвольно смеши- ваются в обеих фазах, диаграммы состояния не имеют тройных точек, так как система не может состоять больше чем из двух фаз (все жидкие состояния — одна фаза, то же самое относит- ся и к газообразным состояниям). Рассмотрим проекцию особых линий поверхности равновесия на плоскость РТ. Мы имеем две линии равновесия фаз чистых веществ (т. е. для концентраций в обеих фазах х = 0 или х = 1). Одна из этих линий сама лежит в плоскости РТ, а другая—в плоскости, параллельной ей, так что ее проекция тождественна ей самой. Каждая из этих линий оканчивается в некоторой точке, являющейся критической точ- кой для фаз соответствующего чистого вещества. В этих точ- 346 РАСТВОРЫ ГЛ. IX ках начинается и кончается критическая линия (в точке пере- сечения критической линии с линией чистого вещества они обе кончаются; см. §99). Таким образом, проекция всех этих линий на плоскость РТ— имеет вид, изображенный на рис. 42 (обозна- чения такие же, как и в § 97, 99). Буквы г и ж имеют такой же Рис. 42 Рис. 43 смысл, как буквы а, 6, с на рисунках § 97, 99; г означает газ, а ж— жидкость; в области г и ж проецируются газообразные и жидкие состояния; в область г-сне — как те, так и другие, а также состояния, в которых происходит расслоение на жидкость и газ; выше критической линии различие между жидкостью и газом исчезает. Если, кроме того, имеется еще линия равных концентра- ций, то проекция на плоскость РТ имеет вид, изображенный на рис. 43. Проекция линии равных концентраций лежит над линией, идущей из начала координат ОБ (как на рис. 42) или под ОС, но не между ними. Точками пересечения различных ли- ний являются только точки А, В, С. Точка D не соответствует действительному пересечению линии чистого вещества с кри- тической и существует только на проекции. Буквы ж\ и Ж2 на рисунке означают жидкие фазы с различными концентрация- ми. Выше линии равных концентраций существует только одна жидкая фаза1) . Все эти свойства проекций особых линий на плоскость РТ становятся очевидными, если рассмотреть диаграммы состоя- ний, соответствующие разрезам поверхности равновесия плос- костями различных температур (или давлений). Так, разрезы, соответствующие давлениям до того давления, которое имеет- ся в точке В, и давлениям между точками А и В на рис. 42, ) Не интересуясь твердыми фазами, мы на всех диаграммах Р, Т условно рисуем линии выходящими из начала координат, как если бы затвердевания не происходило вовсе. 100 ГАЗ И ЖИДКОСТЬ 347 дают диаграммы состояний, изображенные соответственно на рисунках 31 и 33. На рис. 44 изображены разрезы для ряда после- довательных температур на рис. 43 (Тд, Т#, Тс~температуры, соответствующие точкам А, В, С): область расслоения на две фазы «разрывается» в точке равных концентраций, в результа- Т<ТА ТА <Т <ТВ Рис. 44 Тв <Т <ТА те чего образуются две критические точки; затем постепенно они исчезают, стягиваясь в одну точку на оси ординат, сначала одна, а потом и вторая из двух заштрихованных областей. На рис. 45 изображены для этого же случая разрезы для ряда последова- тельных давлений. Э\С\ Р <Рс РС<Р <Ра Рис. 45 Ра<Р <РЪ Если в жидком состоянии обе компоненты обладают ограни- ченной смешиваемостью, то существует трехфазная линия. Эта линия оканчивается в некоторой точке, пересекаясь с критиче- ской линией, выходящей из этой же точки. На рисунках 46 и 47 изображены два существенно различных типа диаграмм (проек- ций Р, Т), которые могут иметь место в этом случае. Они отли- чаются тем, что на рис. 46 проекция трехфазной линии прохо- дит над обеими линиями чистых веществ, а на рис. 47 —между ними (под обеими линиями чистых веществ трехфазная линия 348 РАСТВОРЫ ГЛ. IX не может проходить, так как в газообразном состоянии обе ком- поненты смешиваются в произвольных отношениях). В обоих случаях имеются две критические линии, из которых одна ухо- дит в сторону больших давлений. Рис. 46 Рис. 47 На рисунках 48 и 49 изображен ряд последовательных разре- зов плоскостями Р х и Т х для случая, изображенного на рис. 46. 8СИС2 Т <ТС х Тс <Т <ТА х ТА <Т <ТВ х Тв <Т х Рис. 48 Р <Рв <Р<Ра Рис. 49 Подчеркнем в заключение, что рассмотренные нами в этом параграфе примеры диаграмм Р, Т являются лишь наиболее ти- пичными для равновесия жидких и газообразных фаз, но отнюдь не исчерпывают собой всех принципиально возможных вариан- тов.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Газ и жидкость» з дисципліни «Теоретична фізика у 10 томах»
