ДІАГРАМА СТАНУ ВОДИ

При вивченні гетерогенних систем часто користаються діаграмами стану, або фазовими діаграмами. Фазові діаграми виражають залежність стану системи і фазових рівноваг в неї від зовнішніх умов і від складу системи. Вони представляють собою сукупність певних ліній, точок, площин. Розшифровка діаграми складається в поясненні кожної лінії, точки площини, а також фізичного змісту того чи іншого геометричного зразка. Діаграма стану, побудована за деякими дослідними даними, дозволяє визначити стан системи при будь-яких заданих умовах.

Розглянемо діаграму стану води. На цій діаграмі три пересічні в одній точці О криві: АО, ОС, ВС, які поділяють все поле діаграми на три частини: поле стійкості твердої фази (лід), рідкої води і пари.

Кожна точка в кожному полі характеризує однорідну систему. В межах фазового поля можна довільно змінювати температуру і тиск, при цьому стан не змінюється. Крива АО характеризує зміну пари над льодом із зростанням температури (лід-пара, Ф=2, С=1). З положення цієї лінії на діаграмі видно, що тиск пари над льодом малий і росте з підвищенням температури. При температурі, що відповідає точці О, лід плавиться і перетворюється в рідку воду. Крива ОС відповідає тиску насиченої пари над рідкою водою із зростанням температури (вода – пара, Ф=2, С=1).

Найбільший тиск насиченої пари спостерігається при критичній температурі води (374^оС) і дорівнює 22 120 Па (218,3 Атм).

Лінія ОВ має невеликий нахил вліво, що свідчить про те, що із зростанням тиску температура плавлення льоду знижується. Вона характеризує залежність температури плавлення льоду від тиску. Рівновага лід-вода (Ф=2, С=1) спостерігається до 2000 Атм.

Отже, точки на лініях, поділяючих фазові поля, характеризують рівновагу двох фаз. При цьому система багатоваріантна, тобто кожній довільно заданій температурі відповідає строго визначений розмір тиску насиченої пари (криві АО і ОС) або ж довільно заданому тиску відповідає цілком визначена температура плавлення льоду (лінія ОВ).

Фазові поля сходяться в точці О (потрійна точка). Тут при строго заданих умовах сходяться три фази. Система при цьому безваріантна. Зміна хоча б однієї з умов призводить до зникнення однієї з фаз. На діаграмі пунктиром відзначена лінія ОД – вона характеризує метастабільний стан переохолодженої води в області стійкої пари (рівновага переохолоджена пара – вода). Переохолоджена вода стійка лише при відсутності стабільної фази. Коли внести в неї кристалик льоду, то це викликає миттєву кристалізацію. Метастабільний стан переходить в стабільний.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: