阶段
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读这一主题的简要总结
阶段在热力学,化学的和物理的统一均匀物质的量,可以从非齐次混合分离机械,这可能由一个单一的物质或物质的混合物。固体物质的三个基本阶段,液体,气体(蒸汽),但其他人被认为存在,包括水晶,胶体玻璃,非晶,等离子体阶段。当一个阶段改变另一种形式,一种形式相变据说发生。
一般考虑
一个系统是一个宇宙的一部分,已经选择了学习的变化发生在不同条件下的反应。系统可能是复杂的,比如一个星球,或相对简单,液体内玻璃。那些身体不同系统的部分和机械分离系统的其他部分被称为阶段。
阶段在一个系统中存在气体,液体,或固体状态。固体是特征的原子成键和高粘度,导致僵化的形状。大多数固体晶体,因为他们有一个三维周期性原子排列;一些固体(如玻璃)缺乏这个周期安排和非结晶的、或非晶态。气体由弱键合原子没有远程周期性;气体膨胀来填补任何可用的空间。液体有性质介于固体和气体。液体的分子凝聚像固体。液体有一定的体积,但他们的低粘度使他们改变形状作为时间的函数。这个问题在一个系统可能包含不止一个固体或液体阶段,但一个系统可以包含只有一个气相,必须均匀作文因为气体的分子比例完全混合。
系统变量
系统响应的变化压力,温度和化学成分,当这一切发生的时候,可以创建阶段,消除,或改变成分。例如,压力的增加会导致低密度液体转换为一个密集的固体,而温度的增加会导致固体融化。成分的改变可能导致的成分修改现有阶段或阶段的收益或损失。
的相律
的分类和限制的相变阶段所描述的规则,美国化学家j·威拉德提出的吉布斯1876年,基于严格的热力学关系。中给出的相律通常形式P+F=C+ 2。这个词P指的是系统中存在的阶段,和C是所必需的最小数量的独立的化学成分来描述系统中所有阶段的组成。这个词F,被称为方差自由度,描述了最小数量的变量必须固定,以定义一个系统的特定条件。
相图
一元运算系统
相位关系通常以图形方式描述的相图(看到图1)。图中的每个点代表一个特定的压力和温度,以及阶段或阶段存在稳定的压力和温度。在图1中有相同的所有阶段的合成上二氧化硅、SiO2。单组份的图表示(一元)系统,与此形成鲜明对比的是双组分(二进制),三分量(三元),或四分量(四级)系统。石英阶段柯石英、低、高石英、鳞石英、方石英,是固体二氧化硅组成的阶段;每个都有自己的原子排列和独特的物理和化学性质。最常见的石英(在沙滩上的沙粒和花岗岩)较低的石英。该地区标签无水融化由二氧化硅液体。
二氧化硅系统的不同部分可以检查规则的阶段。点一个一个固相exists-low石英。用的适当的值相律P+F=C+ 2收益率1 +F= 1 + 2F= 2。为点一个(或任何时候只有一个阶段是稳定的)系统divariant-i.e。,two degrees of freedom exist. Thus, the two variables (pressure and temperature) can be changed independently, and the same phase assemblage continues to exist.
点B位于稳定域之间的边界曲线低石英和高石英。曲线上的点,这两个阶段共存。用相律中的值(2 +F= 1 + 2)将导致方差为1。这表明一个独立变量可以改变,同一双阶段将被保留。第二个变量必须改变符合第一个相位组合为了保持在低和高石英之间的边界。相同的结果适用于其他边界曲线在这个系统。
点C位于一个三相点三,一个条件稳定字段相交。相律(3 +F= 1 + 2)表明,方差为0。点C因此,一个不变点;压力或温度的变化会导致一个或多个阶段的损失。相律也显示,不超过三个阶段可以在单组份稳定共存系统因为额外的阶段会导致负的方差。