Fazalar muvozanati temodinamikasi

FAZALAR MUVOZANATI TEMODINAMIKASI.


Reja:
1. Faza, komponent va sistemaning erkinlik darajasi.
2. Fazalar qoidasi.
Tayanch iboralar va tushunchalar
Faza, tarkibiy qismlar, komponentlar, komponentlar soni, erkinlik darajasi, fazalar qoidasi, monovariantli sistema, bivariantli sistema, trivariantli sistema, invariantli sistema.
1. FAZA, KOMPONENT VA SISTEMANING ERKINLIK DARAJASI
Ko’p fazali geterogen sistemalardagi muvozanatlarni xarakterlash uchun V. Gibbs 1873 – 78 yillarda termodinamikaning 1 va II qonunlariga asoslanib, fazalar qoidasini taklif qildi. Fazalar qoidasini bir necha faza va bir qancha komponentlardan tuzilgan murakkab sistemalardagi muvozanatlarni sistemalashtiruvchi tamoil deb qarash lozim.
Sistemaning boshqa qismlaridan chegara sirtlar bilan ajraladigan va termodinamikaviy x-ossalari bilan farq qiladigan qismi faza deb ataladi; boshqacha aytganda, faza geterogen sistemaning bir moddadan ikki yoki bir necha moddalar aralashmasidan iborat gomogen qismidir. Masalan, gazlar aralashmasi bitta fazani tashkil qiladi, chunki bir gaz ikkinchi gazda cheksiz erigani uchun gazlar bir – biridan chegara sirtlar bilan ajralmaydi. Toza suyuqlik va chin eritmalar ham faqat bitta fazani tashkil qiladi. To’yingan eritmaning o’zi ham birgina fazadan iborat, lekin uning ustidagi to’yingan bug’ ham nazarga olinsa, eritma va uning ustidagi bug’, albatta, ikki fazadir. Agar eritma tagidagi qattiq tuz ham bo’lsa, bu sistema uch fazali bo’ladi. Toza qattiq jism qanchalik maydalangan bo’lishiga qaramay, baribir bir faza deb hisoblanadi, chunki ana shu qattiq jism kristallari bir – biridan ajralgan bo’lsa ham, termodinamikaviy xossalari jihatidan bir – biridan farq qilmaydi.
Komponentlar soni degan tushuncha bilan tanishishdan oldin, sistemaning tarkibiy qismlari nima ekanligini yaxshi bilib olish lozim.
Har bir sistema bir yoki bir necha moddadan iborat bo’lib, bu moddalar sistemaning tarkibiy qismlari deb ataladi. Sistemaning tarkibiy qismlari kimyoviy jihatdan bir jinsli moddalar bo’lib, uzoq vaqt davomida alohida tura oladi. Masalan, kaltsiy xlorid eritmasidagi Ca²⁺ va CI^- ionlarini sistemaning tarkibiy qismlari deb bo’lmaydi, chunki ular sistemadan ajralgan holda mavjud bo’lmaydi; lekin ular kaltsiy xlorid holida mavjud bo’ladi. Shuning uchun kaltsiy xlorid va suvni sistemaning tarkibiy qismlari deyish mumkin.
Sistemaning mustaqil tarkibiy qismlari komponentlar deb ataladi. Komponentlar oddiy yoki murakkab moddalar bo’lishi mumkin. Masalan, tuzning suvdagi eritmasini tayyorlash uchun ikkita tarkibiy qism (suv va tuz) bo’lishi kerak. Bu holda ikki komponentli sistema hosil bo’ladi.
Sistemadagi har qaysi fazaning kimyoviy tarkibini xarakterlash uchun yetarli bo’lgan modda xillarining eng kichik soni sistemaning mustaqil tarkibiy qismlari yoki komponentlari soni deb ataladi.
Kimyoviy sistemadagi komponentlar sonini topish uchun sistemadagi tarkibiy qismlar sonidan shu sharoitda borayotgan kimyoviy reaksiyalar sonini ayirib tashlash kerak. Bu qoida shuni ko’rsatadiki, kimyoviy reaksiya borayotgan muvozanat sistemalarda komponentlarning soni hamma vaqt sistemadagi tarkibiy qismlarning umumiy sonidan kam bo’ladi; kimyoviy jarayonlar bormayotgan fizikaviy sistemalarda esa komponentlar soni hamma vaqt sistemaning tarkibiy qismlari soniga teng bo’ladi. Masalan, qand va suvdan iborat sistemadagi ikkita tarkibiy qism (suv va qand) ikkita komponentdir. Ma‘lum bir sistemaning termodinamikaviy holatini to’la xarakterlash yetarli bo’lgan mustaqil o’zgaruvchilar soni sistemaning erkinlik darajasi deyiladi. Boshqacha aytganda, fazalar soniga halal bermay turib, ma‘lum chegarada ixtiyoriy o’zgartirish mumkin bo’lgan parametrlar soni sistemaning erkinlik darajasi sonidir. Masalan, sistemani bosim, harorat va komponentlar konsentratsiyalari orqali xarakterlash mumkin. Shular ichida mustaqil o’zgara oladigan kattaliklar sistemaning erkinlik darajasini tashkil qiladi; ularni ixtiyoriy ravishda ma‘lum chegarada o’zgartira olamiz; masalan, kimyoviy jihatdan bir jinsli ideal gaz harorat, hajm va bosim kabi termodinamikaviy o’zgaruvchilarga ega. Lekin bulardan har ikkisini mustaqil o’zgaruvchi deb qarash mumkin, chunki uchinchisi PV = RT tenglamadan aniqlanadi. Demak, ideal gazning erkinlik darajasi ikkiga teng; bosim va haroratni yoki hajm va haroratni yoxud bosim va hajmni ixtiyoriy ravishda o’zgartirish mumkin.