Sistemul gheata – apa lichida – vapori
Procedura experimentala:
- Un cilindru cu piston prevazut cu manometru si termometru
- Se umple cilindrul cu apa si se inchide supapa
- Se deplaseaza pistonul in sensul maririi volumului
- Se traseaza p=f(T) si rezulta curbele AO si OC
- La temperaturi <0.01grade C se comprima si se traseaza p=f(T), rezultand curba OB
Punct in zona BOC:
c=1
f=2 (p, T)
Φ=1
V=1+2-1=2 Sistem bivariant
Punct pe OC:
c=1
f=2 (p, T)
Φ=2 (liq+vap)
V=1+2-2=1 Sistem monovariant
Punct O:
c=1
f=2 (p, T)
Φ=3 (liq+vap+sol)
V=1+2-3=0 Sistem invariant
OC –temperaturile de fierbere a apei functie de presiune
OB – temperaturile de inghet ale apei functie de presiune
Curbele de răcire a topiturilor reprezintă variaţia în timp a temperaturii topiturilor, la răcirea în anumite condiţii. Trasarea lor constituie una din cele mai simple metode de construire a diagramelor de echilibru termic fazal pentru sisteme cu mai mulţi componenţi.
Curbele de răcire pot avea diverse forme, funcţie de natura topiturii, ce determină fenomenele ce au loc în timpul răcirii.
Diagrama de echilibru termic fazal pentru sistem binar cu izomorfie totala
Se poate considera că, viteza de degajare a căldurii din recipientul ce conţine topitura este constantă pe tot timpul determinării:
(1)
c=1
f=2 (p, T)
Φ=1
V=1+2-1=2 Sistem bivariant
Punct pe OC:
c=1
f=2 (p, T)
Φ=2 (liq+vap)
V=1+2-2=1 Sistem monovariant
Punct O:
c=1
f=2 (p, T)
Φ=3 (liq+vap+sol)
V=1+2-3=0 Sistem invariant
OC –temperaturile de fierbere a apei functie de presiune
OB – temperaturile de inghet ale apei functie de presiune
Diagrama de echilibru termic fazal pentru sistem binar cu izomorfie totala
Diagramele de echilibru termic fazal sunt utilizate atât la obţinerea materialelor de construcţii- ciment, ceramică, sticlă, oţel, cât şi la înţelegerea profundă a proprietăţilor acestora - diagrama Fe-Fe3C.Curbele de răcire a topiturilor reprezintă variaţia în timp a temperaturii topiturilor, la răcirea în anumite condiţii. Trasarea lor constituie una din cele mai simple metode de construire a diagramelor de echilibru termic fazal pentru sisteme cu mai mulţi componenţi.
Curbele de răcire pot avea diverse forme, funcţie de natura topiturii, ce determină fenomenele ce au loc în timpul răcirii.
Diagrama de echilibru termic fazal pentru sistem binar cu izomorfie totala
Se poate considera că, viteza de degajare a căldurii din recipientul ce conţine topitura este constantă pe tot timpul determinării:
(1)
unde δQ este cantitatea de căldură degajată în exterior în intervalul de timp, infinit mic, dδ.
În absenţa unor transformări de fază, (care au loc de cele mai multe ori cu degajare sau absorbţie de căldură) căldura degajată provine în principal de la răcirea substanţei din recipient:
δQ = mcdt (2)
unde:
δQ este căldura cedată mediului, de către substanţă, la scăderea temperaturii acesteia cu dt;
m este masa substanţei;
c este căldura specifică a substanţei din recipient (topitură, topitură + cristale, cristale);
Derivând relaţia (2) în raport cu timpul se obţine:
(3)
În absenţa unor transformări de fază, (care au loc de cele mai multe ori cu degajare sau absorbţie de căldură) căldura degajată provine în principal de la răcirea substanţei din recipient:
δQ = mcdt (2)
unde:
δQ este căldura cedată mediului, de către substanţă, la scăderea temperaturii acesteia cu dt;
m este masa substanţei;
c este căldura specifică a substanţei din recipient (topitură, topitură + cristale, cristale);
Derivând relaţia (2) în raport cu timpul se obţine:
(3)
Relaţia (3) arată că panta curbei de răcire (în reprezentarea grafică a variaţiei temperaturii cu timpul, valoarea derivatei în fiecare punct reprezintă panta curbei în acel punct) este constantă, deoarece viteza de răcire este constantă (1), masa sistemului este aceeaşi, iar căldura specifică nu se modifică vizibil, în lipsa unei transformări de fază. Curba a cărei pantă este constantă, este o dreaptă.
În consecinţă, temperaturile la care apar schimbări ale pantei curbei de răcire sunt temperaturi la care apar faze noi, deoarece noua fază are o căldură specifică diferită. Schimbările de pantă se datorează şi căldurii generate sau absorbite la apariţia unei noi faze.
Punctul eutectic este un punct în diagrama de echilibru termic fazal, caracterizat de o compoziţie - compoziţia eutectică şi o temperatură - temperatura eutectică.
Porţiunea AB corespunde răcirii topiturii. În punctul B începe cristalizarea unuia dintre componenţii sistemului binar, drept care, porţiunea BC are o pantă ceva mai redusă, datorită degajării căldurii de cristalizare a unuia dintre componenţi, ce compensează o parte din pierderile de căldură. În punctul C începe cristalizarea compoziţiei eutectice, temperatura rămânând constantă până la dispariţia topiturii - segmentul CD. Segmentul DF corespunde răcirii masei solidificate, constituită dintr-un amestec fizic de cristale. Începerea solidificării se produce în punctul B la în timp ce sfârşitul solidificării (începutul topirii), pentru orice amestec din sistem, se produce la temperatura eutectica.
Temperatura
În consecinţă, temperaturile la care apar schimbări ale pantei curbei de răcire sunt temperaturi la care apar faze noi, deoarece noua fază are o căldură specifică diferită. Schimbările de pantă se datorează şi căldurii generate sau absorbite la apariţia unei noi faze.
Diagrama de echilibru termic fazal pentru sistem binar cu eutectic
Un sistem binar cu eutectic este caracterizat prin aceea că, la o anumită compoziţie, numit eutectic, cristalizează ca un compus cristalin pur, şi anume cu palier, la o temperatură, numită temperatură eutectică, care reprezintă cea mai joasă temperatură de topire a sistemului.Punctul eutectic este un punct în diagrama de echilibru termic fazal, caracterizat de o compoziţie - compoziţia eutectică şi o temperatură - temperatura eutectică.
Porţiunea AB corespunde răcirii topiturii. În punctul B începe cristalizarea unuia dintre componenţii sistemului binar, drept care, porţiunea BC are o pantă ceva mai redusă, datorită degajării căldurii de cristalizare a unuia dintre componenţi, ce compensează o parte din pierderile de căldură. În punctul C începe cristalizarea compoziţiei eutectice, temperatura rămânând constantă până la dispariţia topiturii - segmentul CD. Segmentul DF corespunde răcirii masei solidificate, constituită dintr-un amestec fizic de cristale. Începerea solidificării se produce în punctul B la în timp ce sfârşitul solidificării (începutul topirii), pentru orice amestec din sistem, se produce la temperatura eutectica.
Temperatura
Diagrama de echilibru termic fazal pentru sistem binar cu eutectic
Echilibrul de faze intr-un sistem in care se desfasoara reactii chimice
Punctul A
c=2 (CaCO3, CaO, CO2) -1
f=2 (p, T)
Φ=2 (CaCO3, CO2)
V=2+2-2=2
Sistem bivariant
Punctul B:
c=2 (CaCO3, CaO,
CO2) -1
f=2 (p, T)
Φ=3 (CaCO3, CaO, CO2)
V=2+2-3=1
Sistem
monovariant
0 comentarii:
Trimiteți un comentariu