Fázisdiagram

A fázisdiagram ( állapotdiagram ) egy végtelen fizikai és kémiai rendszer egyensúlyi állapotának grafikus ábrázolása a diagramon szereplő adott pont koordinátáinak megfelelő feltételek mellett (ezt figuratív pontnak nevezzük ).

Fázisdiagramok elemzése

A fázisdiagram felépítésének szokásos koordinátái a termodinamikai paraméterek – hőmérséklet és nyomás  – és a rendszer összetétele (mól- vagy tömegszázalékban).

Általános esetben a koordináták száma eggyel meghaladja a rendszerelemek számát (az egykomponensű rendszer diagramja kétdimenziós, a kétkomponensű rendszeré háromdimenziós stb.) Sűrített rendszerek esetén a fázisegyensúlyok nyomás hatására bekövetkező változását gyakran nem veszik figyelembe, a kondenzált kétkomponensű rendszer kétdimenziós, a háromkomponensű rendszer a háromdimenziós stb.) A nyomtatott kiadványok összetett fázisdiagramjait a formában ábrázoljuk szakaszok vagy vetületek.

A fázisszabály szerint egy kétdimenziós diagramon az egyfázisú régiót egy mező, a kétfázisú régiót egy vonal (a pT diagramokon) vagy párhuzamos konódvonalak írják le, amelyekre a Az egyensúlyi fázisok kompozíciói rögzítettek (kompozíciós diagramokon), egy háromfázisú régiót egy pont (a pT diagramokon) vagy egy vízszintes (Tx vagy px diagramokon) ír le.

Hőmérséklet-nyomás diagramok

Egykomponensű rendszerek diagramjai

Az egykomponensű rendszerek fázisdiagramjain a mezők a fázisszabály szerint egyfázisú állapotoknak felelnek meg, az őket határoló vonalak kétfázisúak, az egyenesek metszéspontjai háromfázisúak (ezek a pontok a hármas pontoknak nevezzük ).

A kétfázisú vonalak általában vagy két hármas pontot kötnek össze, vagy egy hármas pontot az y tengely egy pontjával, amely nulla nyomásnak felel meg. A kivétel a folyadék-gáz vezeték, amely a kritikus pontnál végződik . A kritikus hőmérséklet felett a folyadék és a gőz közötti különbség eltűnik. A kétfázisú vonalakon is vannak pontok - a kristályosodás és a forrás hőmérséklete normál nyomáson.

Bináris rendszerek diagramjainak metszete és vetületei

Hőmérséklet-összetétel diagramok

Bináris rendszerek diagramjai

Háromtagú rendszerek diagramjai

A háromkomponensű rendszer háromdimenziós állapotdiagramja egy egyenes háromszögű prizma , melynek alapjában a Gibbs  - Rosebaum koncentrációs háromszög található, az élek a hőmérsékleti tengelyek, a lapok pedig három bináris állapotdiagram. rendszerek; a prizmán belüli geometriai elemek (pontok és vonalak) tükrözik a háromkomponensű rendszer állapotát.

Egy háromkomponensű rendszer összetételének leírására általában ferde koordinátákat használnak Gibbs-Rosebaum háromszög formájában [1] . A fázisdiagramokra vonatkozóan, az ábrán látható. A TG Gibbs egyenlő oldalú koncentrációs háromszög (1875) egy prizma alakú térdiagram izoterm metszete (a háromszög síkjára merőleges tengely a hőmérséklet). A Gibbs-háromszögben lévő bármely pont egy háromkomponensű rendszernek felel meg; a háromszög oldalai kétkomponensű rendszereknek, a csúcsok egykomponensű rendszereknek felelnek meg (a komponenstartalom 100%). Minél nagyobb az egyes komponensek tartalma, minél közelebb van a rendszer figuratív pontja a megfelelő csúcshoz. A rendszer összetételének Gibbs-módszerrel történő ábrázolásakor a kívánt komponens - A, B vagy C - csúcsával szemközti koncentrációs háromszög figuratív pontjából a kívánt komponens - A, B vagy C - csúcsával szemben elhelyezkedő egyes merőlegesek hossza a tartalomnak felel meg. a csúcsban jelzett komponens rendszere és a merőlegesek hosszának összege, amely egy egyenlő oldalú háromszögben lévő bármely ábrás pontból kimaradt az oldalaiig, állandó érték, és egyenlő ennek a háromszögnek a magasságával, 100%-nak vesszük [ 1] . A kényelem kedvéért a háromszöget a háromszög csúcsaiból az ellenkező oldalakra húzott merőlegesekkel és a háromszög oldalaival párhuzamos vonalakkal jelöljük. Az ábrán látható p figuratív pontnál az A, B és C komponensek aránya 50, 30 és 20%-kal egyenlő.

A rendszer összetételének az eredeti Gibbs-módszernél elterjedtebbé vált Rosebom-módszer (1894) szerinti ábrázolásakor skálákat használnak, amelyeket az egyenlő oldalú Rosebom-koncentrációs háromszög oldalaira ábrázolnak (a háromszög mindkét oldalának hossza) háromszöget 100%-nak vesszük, és a háromszög oldalaival párhuzamos egyeneseket [2] . Ezen egyenesek bármelyike ​​az ezzel az oldallal szemközti háromszög csúcsával jellemzett komponens azonos tartalmú pontjainak lokusza, és maga a csúcs a komponens 100%-ának felel meg [3] . Ebből következik, hogy kezdetben két ekvivalens lehetőség van a koncentrációs háromszög oldalának megválasztására a kívánt komponens léptékének ábrázolásához, és ezen oldalak közötti választás tetszőleges. Tehát az ábrán. Az A komponens TR skálája az AB és az AC oldalra is elhelyezhető. A tárgyalt választás után egyértelművé válik a megfelelés a másik két komponens és a háromszög skálájukhoz használt oldalai között. ábrán láthatóhoz. Az A, B és C komponensek arányának figuratív pontjának TR-je 20, 20, illetve 60%. A fázisdiagramok tekintetében a Rosebom-háromszög egy prizma alakú térdiagram izoterm metszete (a háromszög síkjára merőleges tengely a hőmérséklet).

ábrán látható. Az egy hármas eutektikával rendelkező hármas rendszer állapotának TD térdiagramja [4] a legegyszerűbb esetnek felel meg, amikor három A, B és C komponens A–B, B–C és C–A bináris kombinációkban csak ad. egyszerű eutektika. Egy ilyen rendszer tulajdonságainak ábrázolására egy közvetlen prizmát építenek, amelynek alapjában a Gibbs-Rosebaum háromszög található; a háromszög alapjának pontjai adják meg a keverékek összetételét, a hőmérsékletek pedig a prizma élein vannak ábrázolva. Az A 1 , B 1 , C 1 pontok a tiszta komponensek olvadáspontjának felelnek meg; Az A 1 r 1 és B 1 r 1 görbék az A-B bináris keverékek olvadási görbéi, és a prizma A 1 ABB 1 felületén fekszenek ; r 1  az A-B bináris rendszer eutektikája. Ugyanez az eutektika s 1 a B-C bináris rendszerben és t 1 a C-A bináris rendszerben, a prizma megfelelő lapjain fekve; u 1  egy háromkomponensű eutektikum, amelyben három szilárd fázis és egy olvadék létezik egyensúlyban, és amelyben a háromkomponensű keverék egészében megolvad/megszilárdul; r 1 u 1 , s 1 u 1 és t 1 u 1  eutektikus görbék.