Под фазой понимают гомогенную часть системы, отделенную от остальных частей системы поверхностями или границами раздела, вблизи которых происходит внезапное изменение физических свойств.

Степенями свободы системы называются изменяющиеся в определенных пределах физические факторы: температура, давление и концентрация, которые определяют состояние равновесия системы.

Под  компонентами  понимают отдельные вещества, которые входят в состав фаз.

Например: система лед – вода – пар содержит 1 компонент – воду. Это однокомпонентная система. Число фаз – 3 (вода – лед – пар).

В 1874 году Гиббсом было сформулировано правило фаз:

                               С = К+2-Ф,

где С – число степеней свободы,

К – число компонентов,

Ф – число фаз.

Диаграмма состояния воды

Диаграмма состояния представляет собой графическое изображение зависимости между различными величинами, характеризующими состояние системы. Для однокомпонентных систем обычно используют диаграммы состояния, показывающие зависимость между давлением и температурой (Р –Т).

Рис. 1. Диаграмма состояния воды.

Любой точке на диаграмме отвечают определенные значения температуры и давления. Диаграмма состоит из трех кривых, разграничивающих все возможные температуры и давления на 3 области, отвечающие льду, жидкости и пару.

Кривая ОА – называется кривой равновесия жидкость – пар или кривой кипения.

Точкам, лежащим на диаграмме состояния ниже или правее кривой ОА, отвечает область пара. Точкам, лежащим выше или левее кривой ОА отвечает область жидкого состояния.

Кривая ОС – кривая равновесия твердое состояние – жидкость, кривая плавления.

ОВ – кривая равновесия твердое состояние – пар – кривая сублимации.

Все три кривые пересекаются в точке О. Координаты этой точки – это единственная пара значений Т и р, при которых в равновесии могут находиться все три фазы: лед, жидкость и пар. Она носит название тройной точки.

Кривая ОА заканчивается в критической точке. При температуре отвечающей этой точке различие между жидким и парообразным состоянием исчезает. В точке О число степеней свободы (С):

   С = К+2-Ф

   С = 1+2-3 = 0,

то есть число степеней свободы = 0, то есть система инвариантна.

В точке К С =1+2-2=1, то есть система моновариантна.

В точке N С = 1+2-1=2, то есть система  бивариантна, для нахождения этой точки необходимы две координаты температура и давление.

РАСТВОРИМОСТЬ ВЕЩЕСТВ В ВОДЕ

Растворимость – это количество (г.) вещества, насыщающее 100 г. растворителя при данных условиях.

Растворимость газов

А) Газы, состоящие из полярных молекул, растворяются в воде лучше, чем неполярные соединения.

Б) В дистиллированной воде растворимость газов выше, чем в растворах электролитов. Растворимость газа зависит от концентрации электролита (формула Сеченова)

N₀ – растворимость в чистой воде;

N – растворимость в электролите;

С – концентрация электролита;

к - постоянная, зависящая от природы газа, электролита и температуры.

Так, растворимость кислорода в воде с общим содержанием 40г/кг уменьшается на 25 %. Следовательно в соленых водах О₂ меньше, чем в пресных.

В) Растворимость газов при повышении температуры падает. Уравнение Клапейрона – Клаузиуса:

, где

N₁ и N₂– растворимость при температурах Т₁ и Т₂;

L_исп  - молярная теплота испарения;

R – универсальная газовая постоянная , равная Дж/моль ∙К.

Г) Зависимость растворимости от давления выражается законом Генри.

, где

С - концентрация растворенного газа;

р- давление газа над раствором;

к- коэффициент пропорциональности, зависящий от природы газа, растворитель и температура, но не зависящий от давления.

Если над раствором находится смесь газов, то растворимость каждого пропорциональна его парциальному давлению (закон Генри – Дальтона).