Фазовое равновесие, сосуществование термодинамически равновесных фаз гетерогенной системы

ФАЗОВОЕ РАВНОВЕСИЕ


Фазовое равновесие – это сосуществование термодинамически равновесных фаз гетерогенной системы.شàçîé называется совокупность однородных частей системы, одинаковых во всех точках по физическим, химическим и термодинамическим свойствам и отделенных от других фаз границей раздела. Системы, состоящие из одной фазы (=1), называются مîىîمهييûىè, из нескольких фаз (>1) – مهٍهًîمهييûىè.
Например, смесь газов Не, Аr и Н2 – гомогенная система, а смесь кристаллов
NaCl и КСl – гетерогенная, так как состоит из двух фаз.
Гетерогенная система— неоднородная система, состоящая из однородных фаз, разделенных поверхностью раздела. Однородные фазы могут отличаться друг от друга по составу и свойствам. Примерами гетерогенных систем могут служить: жидкость — насыщенный пар; насыщенный раствор с осадком; многие сплавы. Твердый катализатор в токе газа или жидкости тоже гетерогенная система.

Фазовое равновесие является одним из основных случаев термодинамического равновесия и включает в себя:

• 
  термическое равновесие - условие равенства температуры всех частей системы
  
• 
  механическое равновесие - равенство давления во всем объеме системы
  
• 
  равенство химических потенциалов каждого компонента во всех фазах системы, что обеспечивает равновесное распределение компонентов между фазами.
  

Фазовые равновесия могут быть стабильными и метастабильными. Те и другие являются локально устойчивыми, т. е. устойчивыми по отношению к малым возмущениям параметров состояния температуры, давления, состава (концентраций компонентов). Метастабильные фазовые равновесия отличаются тем, что они неустойчивы к некоторым конечным изменениям этих параметров, ведущим, в частности, к переходу к другим фазам. Например, пересыщенный раствор или переохлажденный расплав неустойчивы по отношению к кристаллической фазе. Поскольку метастабильное состояние системы локально устойчиво, переход к стабильному состоянию требует преодоления некоторого активационного барьера и протекания процесса зародышеобразования.
Следует отметить некоторые особенности метастабильных фаз: при одной и той же температуре давление пара выше над метастабильной фазой, чем над стабильной; при одном и том же давлении температура плавления метастабильной фазы ниже, чем стабильной; растворимость метастабильной фазы при постоянных давлении и температуре выше, чем стабильной. Последнее справедливо как для жидких, так и для твердых растворов.