Fazalar muvozanati temodinamikasi

Fazoviy o’tishlar. Fazalar qoidasi
Suyuqlik va qattiq jism molekulalari har qanday temperaturada gaz fazasiga o’tishi mumkin. Suyuqlikning gaz holatga o’tishi kondensatsiya deb ataladi. moddaning qattiq holatdan gaz holatga o’tishi sublimatsiya, teskari jarayon-desublimatsiya deyiladi. Modda qattiq holatdan suyuq holatga (erish) va suyuq holatdan qattiq holatga (kristallanish) o’tishi mumkin. Moddaning kimyoviy tarkibi o’zgarmasdan bir agregat holatdan boshqa agregat holatga kuzatiladigan barcha jarayonlar fazoviy o’tishlar deb ataladi.
Faza deganda, bir xil tarkib va fizikaviy xossalarga ega bo’lib, sistemaning boshqa qsimlaridan chegaraviy sirtlar bilan ajratilgan sistemaning bir jinsli qismi tushiniladi. Masalan, ishlarda suv va muz aralashmasi bo’lsa, ular ikki xil: birinchi-suyuqlik (suv), ikkinchi qattiq (muz) fazalarda bo’ladi. Berk idishdagi gazlar aralashmasi bir fazali sistemadir. Тuzning suvdagi eritmasi uch fazali: eritma ustidagi bug’-bir suyuq eritma-ikkinchi va tuz kristallari –uchinchi fazadir. Bir fazadan iborat sistema gomogen sistema va bir necha fazadan iborat sistema geterogen sistema deb ataladi.
Geterogen sistema fazalari orasidagi muvozanat fazoviy muvozanat deyiladi. Fazoviy muvozanatga suv-to’yingan bug’ sistema holati misol bo’la oladi. O’zgarmas temperaturada suyuqlik ustidagi to’yingan bug’ bosimi ham o’zgarmasdir, chunki muvozanat holatida bug’lanish va kondensatsiya tezliklari teng bo’ladi. Тuzning to’yingan eritmalarida ham suyuq eritma va kristallar muvozanat holatda bo’ladi. Bunday sistemada erish va kristallanish tezliklari tengdir.
Geterogen sistema bir yoki bir nechta komponentlardan tashkil topishi mumkin. sistemadan ajratib olinganida mustaqil mavjud bo’la oladigan moddalar komponentlar yoki tarkibiy qismlar deyiladi. Masalan, NaCI ning suvdagi eritmasida suv va natriy xlordan tashqari, bu moddalardan hosil bo’lgan ionlar Na⁺ CI^- H⁺ OH^- ham mavjud.
Geterogen sistemalardagi muvozanat bosim, temperatura va konsentratsiyaga bog’liq bo’ladi. Bu parametrlar ma’lum bir oraliqda muvozanatga ta’sir etmagan holda o’zgarishlari mumkin. Masalan, agar o’zgarmas temperaturada to’yingan bug’ qisilsa (bosimi orttirilsa), u holda bug’ qisman kondensatsiyalanadi, ammo sistema bari bir ikki fazali-bug’ va suyuqlikdan iborat bo’lib qolaveradi. Тuzning to’yingan eritmalarini sovutish qo’shimcha kristallar hosil bo’lishiga olib keladi, lekin bunda ham sistemaning ikki fazaligi saqlanib qoladi.
Sistemaning termodinamik xossasi temperatura, hajm, bosim, konsentratsiyalar bilan xarakterlanadi. Sistemaning termodinamik xossasini aniqlash uchun zarur bo’lgan parametrlarning eng kichik soni-erkinlik darajalari soni deyiladi. Muvozanatli geterogen sistemada fazalar, komponentlar va erkin darajalari sonlari o’rtasidagi bog’lanish 1876 yilda Gibbs tolmonidan aniqlanadi, hamda bu munosabat fazalar qoidasi deb yuritiladi:
(36.1)
Bunda C-erkinlik darajalari soni; K-komponentlar soni; Ф-fazalar soni.
(36.1) tenglamada muvozanatga faqat ikki omil-temperatura va bosim tashqi omillar ta’sir etishi hisobga olingan. Agar muvozanatga boshqa omillar ham ta’sir etsa, masalan elektr maydoni u holda Gibbs tenglamasi quyidagi ko’rinishni oladi:

yoki umumiy holda
bunda n-sistemaning muvozanatiga ta’sir etuvchi tashqi omillar soni.
Bunda fazalar qoidasiga muvofiq, S=0 bo’lganda muvozanat holatdagi ma’lum sistemalar uchun fazalarning maksimal sonini aniqlash mumkin.