Obvykle se naz?v? p?echodn? stav l?tky mezi stavem skute?n?ho plynu a kapaliny parn? nebo jednodu?e trajekt. P?em?na kapaliny na p?ru je f?zov? p?echod z jednoho stavu agregace do druh?ho. B?hem f?zov?ho p?echodu je pozorov?na n?hl? zm?na fyzik?ln?ch vlastnost? l?tky.

P??klady takov?ch f?zov?ch p?echod? jsou proces va??c? tekutina se vzhledem mokrou nasycenou p?rou a jeho n?sledn? p?echod do bez vlhkosti such? nasycen? p?ra nebo proces zp?tn?ho varu kondenzace nasycen? p?ra.

Jednou z hlavn?ch vlastnost? such? syt? p?ry je, ?e dal?? p??vod tepla k n? vede ke zv??en? teploty p?ry, tedy k jej?mu p?echodu do stavu p?eh??t? p?ry, a odvod tepla k p?echodu do stavu mokr? p?ry. nasycen? p?ra. V

F?zov? stavy vody

Obr?zek 1. F?zov? diagram pro vodn? p?ru v T, s sou?adnic?ch.

Krajj?– plynn? skupenstv? (p?eh??t? p?ra s vlastnostmi skute?n?ho plynu);

KrajII– rovnov??n? stav vody a nasycen? vodn? p?ry (dvouf?zov? stav). Oblast II se tak? naz?v? oblast odpa?ov?n?;

KrajIII– kapaln? skupenstv? (voda). Oblast III je omezena izotermou EK;

KrajIV– rovnov??n? stav pevn? a kapaln? f?ze;

KrajPROTI- pevn? skupenstv?;

Oblasti III, II a I jsou odd?leny hrani?n? ??ry AK (lev? ??ra) a KD (prav? ??ra). Spole?n? bod K pro hrani?n? ??ry AK a KD m? speci?ln? vlastnosti a naz?v? se kritick? bod. Tento bod m? parametry pkr, protikr A T cr, ve kter?m se va??c? voda m?n? v p?eh??tou p?ru, obch?z? dvouf?zovou oblast. V d?sledku toho nem??e voda existovat p?i teplot?ch nad Tcr.

Kritick? bod K m? n?sleduj?c? parametry:

pkr= 22,136 MPa; protikr= 0,00326 m3/kg; tkr= 374,15 °C.

Hodnoty p, t, v A s pro ob? hrani?n? ??ry jsou uvedeny ve speci?ln?ch tabulk?ch termodynamick?ch vlastnost? vodn? p?ry.

Proces z?sk?v?n? vodn? p?ry z vody

Obr?zky 2 a 3 ukazuj? procesy oh?evu vody do varu, tvorby p?ry a p?eh??v?n? p?ry v p, v- A T, s-diagramy.

Po??te?n? stav kapaln? vody pod tlakem p 0 a maj?c? teplotu 0 °C, je zn?zorn?na v diagramech p, v A T, s te?ka A. Kdy? je teplo dod?v?no p?i p= const jeho teplota se zvy?uje a m?rn? objem se zv?t?uje. V ur?it?m okam?iku teplota vody dos?hne bodu varu. V tomto p??pad? je jeho stav ozna?en te?kou b. S dal??m p??vodem tepla za??n? odpa?ov?n? se siln?m n?r?stem objemu. V tomto p??pad? vznik? dvouf?zov? m?dium – sm?s vody a p?ry, tzv mokrou nasycenou p?rou. Teplota sm?si se nem?n?, proto?e teplo se spot?ebuje na odpa?ov?n? kapaln? f?ze. Proces odpa?ov?n? v t?to f?zi je izobaricko-izotermick? a je na diagramu zn?zorn?n jako ?ez p?ed na??m letopo?tem. Pak se v ur?it?m okam?iku v?echna voda prom?n? v p?ru, tzv such? nasycen?. Tento stav je na diagramu ozna?en te?kou C.

Obr?zek 2. P, v diagram pro vodu a vodn? p?ru.

Obr?zek 3. Diagram T, s pro vodu a vodn? p?ru.

S dal??m p??vodem tepla se teplota p?ry zv??? a dojde k procesu p?eh??v?n? p?ry c - d. Te?ka d indikuje stav p?eh??t? p?ry. Bodov? vzd?lenost d z bodu S z?vis? na teplot? p?eh??t? p?ry.

Indexace k ozna?en? mno?stv? souvisej?c?ch s r?zn?mi skupenstv?mi vody a p?ry:

• hodnota s indexem „0“ se vztahuje k po??te?n?mu stavu vody;
• hodnota s indexem „?“ se vztahuje na vodu oh??tou na teplotu varu (nasycen?);
• hodnota s indexem „?“ se vztahuje na suchou nasycenou p?ru;
• mno?stv? s indexem" X» ozna?uje mokrou nasycenou p?ru;
• hodnota bez indexu se vztahuje na p?eh??tou p?ru.

Proces odpa?ov?n? p?i vy???m tlaku p 1 > p 0 lze poznamenat, ?e bod A, zobrazuj?c? po??te?n? stav vody p?i teplot? 0 °C a nov?m tlaku, z?st?v? prakticky na stejn? vertik?le, proto?e m?rn? objem vody je t?m?? nez?visl? na tlaku.

Te?ka b?(stav vody p?i teplot? nasycen?) se posouv? doprava o p, v-diagram a stoup? a? T,s-diagram. S rostouc?m tlakem se toti? zvy?uje satura?n? teplota a t?m i m?rn? objem vody.

Te?ka C'(stav such? syt? p?ry) se posouv? doleva, proto?e s rostouc?m tlakem se m?rn? objem p?ry i p?es zv??en? teploty zmen?uje.

Spojov?n? mnoha bod? b A C p?i r?zn?ch tlac?ch d?v? doln? a horn? hrani?n? k?ivky ak A kc. Z p, v- diagram ukazuje, ?e s rostouc?m tlakem je rozd?l v konkr?tn?ch objemech proti" A proti' kles? a p?i ur?it?m tlaku se rovn? nule. V tomto bod?, kter? se naz?v? kritick?, se hrani?n? k?ivky sb?haj? ak A kc. Stav odpov?daj?c? bodu k, volal kritick?. Vyzna?uje se t?m, ?e v n?m p?ra a voda maj? stejn? specifick? objemy a navz?jem se neli?? ve vlastnostech. Oblast le??c? v k?ivo?ar?m troj?heln?ku bkc(PROTI p, v-diagram), odpov?d? vlhk? nasycen? p??e.

Stav p?eh??t? p?ry je reprezentov?n body le??c?mi nad horn? mezn? k?ivkou kc.

Na T, s- oblast diagramu 0 b?i?n? svaly' odpov?d? mno?stv? tepla pot?ebn?ho k oh?evu kapaln? vody na teplotu nasycen?.

Mno?stv? dodan?ho tepla, J/kg, rovn? v?parn?mu teplu r, vyj?d?eno plochou s?bcs, a pro n?j plat? n?sleduj?c? vztah:

r = T(s? — s?).

Mno?stv? tepla dodan?ho v procesu p?eh??v?n? vodn? p?ry je reprezentov?no plochou s?CD.

Na T, s Diagram ukazuje, ?e jak se tlak zvy?uje, odpa?ovac? teplo kles? a v kritick?m bod? se rovn? nule.

Obvykle T, s-diagram se pou??v? v teoretick?ch studi?ch, proto?e jeho praktick? vyu?it? je zna?n? zt??eno t?m, ?e mno?stv? tepla je vyj?d?eno plochami k?ivo?ar?ch obrazc?.

Na z?klad? materi?l? z m?ch pozn?mek z termodynamiky a u?ebnice „Z?klady energie“. Autor G. F. Bystritsky. 2. vyd?n?, rev. a dopl?kov? - M.: KNORUS, 2011. - 352 s.

Stav vody byl studov?n v ?irok?m rozmez? teplot a tlak?. P?i vysok?ch tlac?ch byla prok?z?na existence nejm?n? deseti krystalick?ch modifikac? ledu. Nejv?ce prozkouman? je led I – jedin? modifikace ledu nalezen? v p??rod?.

P??tomnost r?zn?ch modifikac? l?tky – polymorfismus – vede ke komplikaci stavov?ch diagram?.

F?zov? diagram vody v sou?adnic?ch R - T je zn?zorn?n na obr. 6. Skl?d? se ze 3 f?zov? pole- oblasti r?zn?ch R, T- hodnoty, p?i kter?ch existuje voda ve form? ur?it? f?ze - led, kapaln? voda nebo p?ra (na obr?zku ozna?eny p?smeny L, F a P). Tato f?zov? pole jsou odd?lena 3 hrani?n?mi k?ivkami.

K?ivka AB - k?ivka vypa?ov?n?, vyjad?uje z?vislost tlak par kapaln? vody od teploty(nebo naopak p?edstavuje z?vislost bodu varu vody na tlaku). Jin?mi slovy, tato ??ra odpov?d? dvouf?zov? rovnov?ze

kapaln? voda je p?ra a po?et stup?? volnosti vypo??tan? pomoc? pravidla f?ze je S= 3 - 2 = 1. Tato rovnov?ha se naz?v? monovariantn?. To znamen?, ?e pro ?pln? popis syst?mu sta?? pouze ur?it jedna prom?nn?- bu? teplota nebo tlak, proto?e pro danou teplotu je pouze jeden rovnov??n? tlak a pro dan? tlak je pouze jedna rovnov??n? teplota.

P?i tlac?ch a teplot?ch odpov?daj?c?ch bod?m pod ?arou AB se kapalina zcela odpa?? a tato oblast je oblast? p?ry. K popisu syst?mu v dan? jednof?zov? oblasti jsou pot?eba dv? nez?visl? prom?nn?: teplota a tlak ( S = 3 - 1 = 2).

P?i tlac?ch a teplot?ch odpov?daj?c?ch bod?m nad ??rou AB p?ra zcela kondenzuje na kapalinu ( S= 2). Horn? hranice k?ivky odpa?ov?n? AB je v bod? B, kter? se naz?v? kritick? bod (pro vodu 374,2?С a 218,5 bankomat.). Nad touto teplotou se kapaln? a parn? f?ze stanou nerozeznateln? (rozhran? kapalina/p?ra zmiz?), proto F = 1.

Linie AC - tato k?ivka sublimace ledu (n?kdy naz?van? sublima?n? linie), odr??ej?c? z?vislost tlak vodn? p?ry nad ledem p?i teplot?. Tato ??ra odpov?d? monovariantn? rovnov?ze led <-> p?ra ( S=1). Nad ?arou AC je oblast ledu, n??e oblast p?ry.

??ra AD - k?ivka t?n?, vyjad?uje z?vislost teplota t?n? ledu versus tlak a odpov?d? monovariantn? rovnov?ze led <-> kapaln? voda. U v?t?iny l?tek se linie AD odchyluje od vertik?ly doprava, ale chov?n? vody

Obr.6. F?zov? diagram vody

anom?ln?: kapaln? voda zab?r? men?? objem ne? led. Zv??en? tlaku zp?sob? posun v rovnov?ze sm?rem ke vzniku kapaliny, tzn. bod mrazu se sn???.

Studie, kter? poprv? provedl Bridgman, aby ur?il pr?b?h k?ivky t?n? ledu p?i vysok?ch tlac?ch, uk?zaly, ?e v?echny existuj?c? krystalick? modifikace ledu, s v?jimkou prvn?, jsou hust?? ne? voda. Horn? hranice p??mky AD je tedy bod D, kde led I (oby?ejn? led), led III a kapaln? voda koexistuj? v rovnov?ze. Tento bod je p?i -22?С a 2450 bankomat.

Trojn? bod vody (bod odr??ej?c? rovnov?hu t?? f?z? – kapalina, led a p?ra) za nep??tomnosti vzduchu se nach?z? na 0,0100?С ( T = 273,16K) a 4,58 mm Hg. Po?et stup?? volnosti S= 3-3 = 0 a takov? rovnov?ha se naz?v? invariantn?.

Toto sch?ma je zn?zorn?no na Obr. 6.5. Oblasti f?zov?ho diagramu ohrani?en? k?ivkami odpov?daj? t?m podm?nk?m (teplot?m a tlak?m), za kter?ch je stabiln? pouze jedna f?ze l?tky. Nap??klad p?i jak?chkoli hodnot?ch teploty a tlaku, kter? odpov?daj? bod?m diagramu omezen?m k?ivkami VT a TC, existuje voda v kapaln?m stavu. P?i jak?koli teplot? a tlaku odpov?daj?c?m bod?m na diagramu, kter? jsou um?st?ny pod k?ivkami AT a TC, existuje voda ve stavu p?ry.

K?ivky f?zov?ho diagramu odpov?daj? podm?nk?m, za kter?ch jsou libovoln? dv? f?ze ve vz?jemn? rovnov?ze. Nap??klad p?i teplot?ch a tlac?ch odpov?daj?c?ch bod?m k?ivky TC jsou voda a jej? p?ra v rovnov?ze. Toto je k?ivka tlaku vodn? p?ry (viz obr. 3.13). V bod? X na t?to k?ivce jsou kapaln? voda a p?ra v rovnov?ze p?i teplot? 373 K (100 °C) a tlaku 1 atm (101,325 kPa); bod X p?edstavuje bod varu vody p?i tlaku 1 atm.

K?ivka AT je k?ivka tlaku par ledu; takov? k?ivka se obvykle naz?v? sublima?n? k?ivka.

K?ivka BT je k?ivka t?n?. Ukazuje, jak tlak ovliv?uje bod t?n? ledu: pokud se tlak zvy?uje, bod t?n? m?rn? kles?. Takov? z?vislost teploty t?n? na tlaku je vz?cn?. Zv??en? tlaku typicky podporuje tvorbu pevn? l?tky, jak uvid?me na p??kladu f?zov?ho diagramu oxidu uhli?it?ho, kter? je uva?ov?n n??e. V p??pad? vody vede zv??en? tlaku ke zni?en? vod?kov?ch vazeb, kter? v ledov?m krystalu v??ou molekuly vody k sob?, ??m? vytv??ej? objemnou strukturu. Jako v?sledek

R??e. 6.5. F?zov? diagram vody.

P?i zni?en? vod?kov?ch vazeb se vytvo?? hust?? kapaln? f?ze (viz ??st 2.2).

V bod? Y na k?ivce VT je led v rovnov?ze s vodou o teplot? 273 K (0 °C) a tlaku 1 atm. P?edstavuje bod tuhnut? vody p?i tlaku 1 atm.

K?ivka ST ud?v? tlak par vody p?i teplot?ch pod bodem mrazu. Proto?e voda norm?ln? neexistuje jako kapalina p?i teplot?ch pod bodem mrazu, ka?d? bod na t?to k?ivce odpov?d? vod? v metastabiln?m stavu. To znamen?, ?e p?i vhodn? teplot? a tlaku nen? voda ve sv?m nejstabiln?j??m (stabiln?m) stavu. Jev, kter? odpov?d? existenci vody v metastabiln?m stavu, popsan? body t?to k?ivky, se naz?v? p?echlazen?.

Na f?zov?m diagramu jsou dva body, kter? jsou zvl??t? zaj?mav?. Nejprve si v?imneme, ?e k?ivka tlaku vodn? p?ry kon?? v bod? C. Tento bod se naz?v? kritick? bod vody. P?i teplot?ch a tlac?ch nad t?mto bodem nelze vodn? p?ru p?em?nit na kapalnou vodu ??dn?m zv??en?m tlaku (viz tak? odd?l 3.1). Jin?mi slovy, nad t?mto bodem ji? nelze rozeznat p?ru a kapalnou formu vody. Kritick? teplota vody je 647 K a kritick? tlak 220 atm.

Bod T f?zov?ho diagramu se naz?v? trojn? bod. V tomto bod? jsou led, kapaln? voda a vodn? p?ra ve vz?jemn? rovnov?ze. Tento bod odpov?d? teplot? 273,16 K a tlaku atm. Pouze p?i stanoven?ch hodnot?ch teploty a tlaku mohou v?echny t?i f?ze vody existovat spole?n? a b?t ve vz?jemn? rovnov?ze.

N?mraza se m??e tvo?it dv?ma zp?soby: z rosy nebo p??mo z vlhk?ho vzduchu.

Tvorba n?mrazy z rosy. Rosa je voda vznikaj?c? p?i ochlazen? vlhk?ho vzduchu p?i poklesu jeho teploty, prot?naj?c? (p?i atmosf?rick?m tlaku) k?ivku TC na Obr. 6.5. N?mraza se tvo?? v d?sledku zmrznut? rosy, kdy? teplota klesne natolik, ?e p?ekro?? k?ivku BT.

Tvorba n?mrazy p??mo z vlhk?ho vzduchu. N?mraza vznik? z rosy pouze tehdy, p?ekro??-li tlak par vody tlak trojn?ho bodu T, tzn. v?ce bankomat? Pokud je tlak vodn? p?ry ni??? ne? tato hodnota, tvo?? se n?mraza p??mo z vlhk?ho vzduchu, ani? by se p?edem tvo?ila rosa. V tomto p??pad? se objev?, kdy? klesaj?c? teplota protne k?ivku na Obr. 6.5. Za t?chto podm?nek se tvo?? such? mr?z.

Aplikace Gibbsova f?zov?ho pravidla na jednoslo?kov? syst?my. F?zov? diagramy vody a s?ry

Pro jednoslo?kov? syst?m NA=1 a pravidlo f?ze je zaps?no jako:

C = 3– F

Li F= 1, tedy S=2, ??kaj?, ?e syst?m bivariantn?;
F= 2 tedy S=1, syst?m monovariantn?;
F= 3 tedy S = 0, Syst?m invariantn?.

Vztah mezi tlakem ( R), teplota ( T) a objem ( PROTI) f?ze mohou b?t reprezentov?ny ve t?ech rozm?rech f?zov? diagram. Ka?d? bod (tzv obrazn? pointa) na takov?m diagramu zn?zor?uje n?jak? rovnov??n? stav. Obvykle je pohodln?j?? pracovat s ?seky tohoto diagramu pomoc? roviny R – T(na V = konst) nebo letadlo P–V(na T = konst). V n?sleduj?c?m budeme uva?ovat pouze p??pad ?ezu rovinou R – T(na V = konst).

Stav vody byl studov?n v ?irok?m rozmez? teplot a tlak?. P?i vysok?ch tlac?ch byla prok?z?na existence nejm?n? deseti krystalick?ch modifikac? ledu. Nejv?ce prozkouman? je led I – jedin? modifikace ledu nalezen? v p??rod?.

P??tomnost r?zn?ch modifikac? l?tky - polymorfismus - vede ke komplikaci stavov?ch diagram?.

F?zov? diagram vody v sou?adnic?ch R – T je uveden na obr. 15. Skl?d? se ze 3 f?zov? pole- oblasti r?zn?ch R, T- hodnoty, p?i kter?ch existuje voda ve form? ur?it? f?ze - led, kapaln? voda nebo p?ra (na obr?zku ozna?eny p?smeny L, F a P). Tato f?zov? pole jsou odd?lena 3 hrani?n?mi k?ivkami.

K?ivka AB - k?ivka vypa?ov?n?, vyjad?uje z?vislost tlak par kapaln? vody od teploty(nebo naopak p?edstavuje z?vislost bodu varu vody na vn?j??m tlaku). Jin?mi slovy, tato ??ra odpov?d? dvouf?zov? rovnov?ze.

Kapaln? voda <-> p?ra a po?et stup?? volnosti vypo??tan? f?zov?m pravidlem je S= 3 – 2 = 1. Tato rovnov?ha se naz?v? monovariantn?. To znamen?, ?e pro ?pln? popis syst?mu sta?? pouze ur?it jedna prom?nn?- bu? teplota nebo tlak, proto?e pro danou teplotu existuje pouze jeden rovnov??n? tlak a pro dan? tlak je pouze jedna rovnov??n? teplota.

P?i tlac?ch a teplot?ch odpov?daj?c?ch bod?m pod ?arou AB se kapalina zcela odpa?? a tato oblast je oblast? p?ry. K popisu syst?mu v dan? jednof?zov? oblasti jsou pot?eba dv? nez?visl? prom?nn?: teplota a tlak ( S = 3 – 1 = 2).

P?i tlac?ch a teplot?ch odpov?daj?c?ch bod?m nad ??rou AB p?ra zcela kondenzuje na kapalinu ( S= 2). Horn? hranice k?ivky odpa?ov?n? AB je v bod? B, kter? se naz?v? kritick? bod (pro vodu 374,2?С a 218,5 bankomat.). Nad touto teplotou se kapaln? a parn? f?ze stanou nerozeznateln? (rozhran? kapalina/p?ra zmiz?), proto F = 1.

Linie AC - tato k?ivka sublimace ledu (n?kdy naz?van? sublima?n? linie), odr??ej?c? z?vislost tlak vodn? p?ry nad ledem p?i teplot?. Tato ??ra odpov?d? monovariantn? rovnov?ze led <-> p?ra ( S= 1). Nad ?arou AC je oblast ledu, n??e oblast p?ry.

??ra AD - k?ivka t?n?, vyjad?uje z?vislost teplota t?n? ledu versus tlak a odpov?d? monovariantn? rovnov?ze led <-> kapaln? voda. U v?t?iny l?tek se ??ra AD odchyluje od svislice doprava, ale chov?n? vody je anom?ln?: kapaln? voda zauj?m? men?? objem ne? led. Zv??en? tlaku zp?sob? posun v rovnov?ze sm?rem k tvorb? kapaliny, tj. sn??? se bod tuhnut?.

Studie, kter? poprv? provedl Bridgman, aby ur?il pr?b?h k?ivky t?n? ledu p?i vysok?ch tlac?ch, uk?zaly, ?e v?echny existuj?c? krystalick? modifikace ledu, s v?jimkou prvn?, jsou hust?? ne? voda. Horn? hranice p??mky AD je tedy bod D, kde led I (oby?ejn? led), led III a kapaln? voda koexistuj? v rovnov?ze. Tento bod se nach?z? na –22?С a 2450 bankomat.

R??e. 15. F?zov? diagram vody

Na p??kladu vody je z?ejm?, ?e f?zov? diagram nen? v?dy tak jednoduch?, jak ukazuje obr. 15. Voda m??e existovat ve form? n?kolika pevn?ch f?z?, kter? se li?? svou krystalickou strukturou (viz obr. 16).

R??e. 16. Roz???en? f?zov? diagram vody v ?irok?m rozsahu hodnot tlaku.

Trojn? bod vody (bod odr??ej?c? rovnov?hu t?? f?z? – kapalina, led a p?ra) za nep??tomnosti vzduchu se nach?z? na 0,01?С ( T = 273,16K) a 4,58 mmHg. Po?et stup?? volnosti S= 3-3 = 0 a takov? rovnov?ha se naz?v? invariantn?.

V p??tomnosti vzduchu jsou t?i f?ze v rovnov?ze p?i 1 bankomat. a 0?С ( T = 273,15K). Pokles trojn?ho bodu ve vzduchu je zp?soben n?sleduj?c?mi d?vody:

1. Rozpustnost vzduchu v kapaln? vod? p?i 1 bankomat, co? vede ke sn??en? trojn?ho bodu o 0,0024?С;

2. Zv??en? tlaku z 4,58 mmHg. a? 1 bankomat, co? sni?uje trojn? bod o dal??ch 0,0075?С.

Stav vody byl studov?n v ?irok?m rozmez? teplot a tlak?. P?i vysok?ch tlac?ch byla prok?z?na existence nejm?n? deseti krystalick?ch modifikac? ledu. Nejv?ce prozkouman? je led I – jedin? modifikace ledu nalezen? v p??rod?.

P??tomnost r?zn?ch modifikac? l?tky - polymorfismus - vede ke komplikaci stavov?ch diagram?.

F?zov? diagram vody v sou?adnic?ch R – T je uveden na obr. 15. Skl?d? se ze 3 f?zov? pole- oblasti r?zn?ch R, T- hodnoty, p?i kter?ch existuje voda ve form? ur?it? f?ze - led, kapaln? voda nebo p?ra (na obr?zku ozna?eny p?smeny L, F a P). Tato f?zov? pole jsou odd?lena 3 hrani?n?mi k?ivkami.

K?ivka AB - k?ivka vypa?ov?n?, vyjad?uje z?vislost tlak par kapaln? vody od teploty(nebo naopak p?edstavuje z?vislost bodu varu vody na vn?j??m tlaku). Jin?mi slovy, toto veden? odpov?d? dvouf?zov?mu Z?statek.

Kapaln? voda <-> p?ra a po?et stup?? volnosti vypo??tan? f?zov?m pravidlem je S= 3 – 2 = 1. Tato rovnov?ha se naz?v? monovariantn?. To znamen?, ?e pro ?pln? popis syst?mu sta?? pouze ur?it jedna prom?nn?- bu? teplota nebo tlak, proto?e pro danou teplotu existuje pouze jeden rovnov??n? tlak a pro dan? tlak je pouze jedna rovnov??n? teplota.

P?i tlac?ch a teplot?ch odpov?daj?c?ch bod?m pod ?arou AB se kapalina zcela odpa?? a tato oblast je oblast? p?ry. K popisu syst?mu v dan? jednof?zov? oblasti jsou pot?eba dv? nez?visl? prom?nn?: teplota a tlak ( S = 3 – 1 = 2).

P?i tlac?ch a teplot?ch odpov?daj?c?ch bod?m nad ??rou AB p?ra zcela kondenzuje na kapalinu ( S= 2). Horn? hranice k?ivky odpa?ov?n? AB je v bod? B, kter? se naz?v? kritick? bod (pro vodu 374,2?С a 218,5 bankomat.). Nad touto teplotou se kapaln? a parn? f?ze stanou nerozeznateln? (rozhran? kapalina/p?ra zmiz?), proto F = 1.

Linie AC - tato k?ivka sublimace ledu (n?kdy naz?van? sublima?n? linie), odr??ej?c? z?vislost tlak vodn? p?ry nad ledem p?i teplot?. Tato ??ra odpov?d? monovariantn? rovnov?ze led <-> p?ra ( S= 1). Nad ?arou AC je oblast ledu, n??e oblast p?ry.

??ra AD - k?ivka t?n?, vyjad?uje z?vislost teplota t?n? ledu versus tlak a odpov?d? monovariantn? rovnov?ze led <-> kapaln? voda. U v?t?iny l?tek se ??ra AD odchyluje od svislice doprava, ale chov?n? vody je anom?ln?: kapaln? voda zauj?m? men?? objem ne? led. Zv??en? tlaku zp?sob? posun v rovnov?ze sm?rem k tvorb? kapaliny, tj. sn??? se bod tuhnut?.

Studie propagovan? Bridgmanem k ur?en? k?ivky t?n? ledu p?i vysok?ch tlac?ch uk?zaly, ?e v?e existuj?c? krystalick? modifikace ledu, s v?jimkou prvn?, jsou hust?? ne? voda. Horn? hranice p??mky AD je tedy bod D, kde led I (oby?ejn? led), led III a kapaln? voda koexistuj? v rovnov?ze. Tento bod se nach?z? na –22?С a 2450 bankomat.

R??e. 15. F?zov? diagram vody

Na p??kladu vody je z?ejm?, ?e f?zov? diagram nen? v?dy tak jednoduch?, jak ukazuje obr. 15. Voda m??e existovat ve form? n?kolika pevn?ch f?z?, kter? se li?? svou krystalickou strukturou (viz obr. 16).

R??e. 16. Roz???en? f?zov? diagram vody v ?irok?m rozsahu hodnot tlaku.

Trojn? bod vody (bod odr??ej?c? rovnov?hu t?? f?z? – kapalina, led a p?ra) za nep??tomnosti vzduchu se nach?z? na 0,01?С ( T = 273,16K) a 4,58 mmHg. Po?et stup?? volnosti S= 3-3 = 0 a takov? rovnov?ha se naz?v? invariantn?.

V p??tomnosti vzduchu jsou t?i f?ze v rovnov?ze p?i 1 bankomat. a 0?С ( T = 273,15K). Pokles trojn?ho bodu ve vzduchu je zp?soben n?sleduj?c?mi d?vody:

1. Rozpustnost vzduchu v kapaln? vod? p?i 1 bankomat, co? vede ke sn??en? trojn?ho bodu o 0,0024?С;

2. Zv??en? tlaku z 4,58 mmHg. a? 1 bankomat, co? sni?uje trojn? bod o dal??ch 0,0075?С.

Co ud?l?me s p?ijat?m materi?lem:

Pokud byl pro v?s tento materi?l u?ite?n?, m??ete si jej ulo?it na svou str?nku na soci?ln?ch s?t?ch:

V?echna t?mata v t?to sekci:

P?edm?t fyzik?ln? chemie a jeho v?znam
Fyzik?ln? chemie studuje vztah mezi chemick?mi a fyzik?ln?mi jevy. Tato ??st chemie je hranic? mezi chemi? a fyzikou. Pomoc? teoretick?ch a experiment?ln?ch metod o

Stru?n? n?stin historie v?voje fyzik?ln? chemie
Term?n „fyzik?ln? chemie“ a definici t?to v?dy poprv? uvedl M.V. Lomonosov, kter? v letech 1752-1754. vyu?oval kurz fyzik?ln? chemie student?m Akademie v?d a zanechal rukopis tohoto kurzu „Vve

Energie. Z?kon zachov?n? a p?em?ny energie
Ned?lnou vlastnost? (atributem) hmoty je pohyb; je nezni?iteln?, jako hmota sama. Pohyb hmoty se projevuje v r?zn?ch form?ch, kter? se mohou p?etv??et jedna v druhou. Zm??te pohyby

P?edm?t, metoda a hranice termodynamiky
Termodynamika, kter? zam??uje svou pozornost na teplo a pr?ci jako formy p?enosu energie v ?irok? ?k?le proces?, zahrnuje ve sv?m okruhu ?vah ?etn? energetick? z?vislosti.

Teplo a pr?ce
Zm?ny forem pohybu p?i jeho p?echodu z jednoho t?lesa do druh?ho a odpov?daj?c? p?em?ny energie jsou velmi rozmanit?. Formy samotn?ho p?echodu pohybu a s n?m spojen? energetick? p?em?ny

Ekvivalence tepla a pr?ce
Konstantn? ekvivalentn? vztah mezi teplem a prac? p?i jejich vz?jemn?ch p?echodech byl stanoven v klasick?ch experimentech D. P. Joule (1842-1867). Typick? Joule?v experiment je n?sleduj?c? (

Vnit?n? energie
Pro nekruhov? proces nen? spln?na rovnost (I, 1), proto?e syst?m se nevr?t? do p?vodn?ho stavu. M?sto toho lze zapsat rovnosti pro nekruhov? proces (s vynech?n?m koeficientu

Prvn? z?kon termodynamiky
Prvn? z?kon (prvn? z?kon) termodynamiky p??mo souvis? se z?konem zachov?n? energie. Umo??uje vypo??tat energetickou bilanci p?i r?zn?ch procesech, v?etn? chemick?ch

Stavov? rovnice
Mnoho vlastnost? syst?mu v rovnov?ze a jeho f?z? je vz?jemn? z?visl?ch. Zm?na v jednom z nich zp?sob? zm?nu v ostatn?ch. Kvantitativn? funk?n? z?vislosti mezi

Provoz r?zn?ch proces?
Mnoho energetick?ch proces? je sjednoceno pod n?zvem pr?ce; spole?nou vlastnost? t?chto proces? je vynalo?en? energie syst?mem na p?ekon?n? s?ly p?sob?c? zven??. Mezi takov? procesy pat??

Tepeln? kapacita. V?po?et tepla r?zn?ch proces?
Experiment?ln? stanoven? specifick? (s) nebo mol?rn? (C) tepeln? kapacity t?lesa spo??v? v m??en? tepla Q absorbovan?ho p?i zah??v?n? jednoho gramu nebo jednoho molu l?tky.

Kalorick? koeficienty
Vnit?n? energie syst?mu U, kter? je funkc? stavu, je funkc? nez?visl?ch prom?nn?ch (stavov?ch parametr?) syst?mu. V nejjednodu???ch syst?mech budeme uva?ovat vnit?n?

Aplikace prvn?ho z?kona termodynamiky na ide?ln? plyn
Uva?ujme ide?ln? plyn, tedy plyn, jeho? stav jednoho molu je pops?n Mend?lejevovou-Clapeyronovou rovnic?:

Adiabatick? d?je v plynech
??k? se, ?e termodynamick? syst?m proch?z? adiabatick?m procesem, pokud je reverzibiln? a pokud je syst?m tepeln? izolov?n, tak?e nedoch?z? k v?m?n? tepla mezi syst?mem a

Entalpie
Rovnice prvn?ho termodynamick?ho z?kona pro procesy, kde se prov?d? pouze expanzn? pr?ce, m? tvar: dQ = dU + PdV (I, 51) Pokud proces prob?h? p?i konstant?

Chemick? prom?nn?. Formulace prvn?ho z?kona termodynamiky pro procesy doprov?zen? chemick?mi a f?zov?mi p?em?nami
Rovnice (I, 27), (I, 28) a d??ve uveden? formulace prvn?ho termodynamick?ho z?kona plat? pro jak?koli rovnov??n? uzav?en? syst?m, bez ohledu na to, zda chemick?, resp.

Termochemie. Hess?v z?kon
P?i chemick?ch p?em?n?ch doch?z? ke zm?n? vnit?n? energie syst?mu, a to v d?sledku toho, ?e vnit?n? energie reak?n?ch produkt? se li?? od vnit?n? energie v?choz?ch l?tek.

Z?vislost tepeln?ho ??inku na teplot?. Kirchhoffova rovnice
Podle Hessova z?kona je mo?n? vypo??tat tepeln? ??inek reakce p?i teplot?, p?i kter? jsou zn?ma vznikov? nebo spaln? tepla v?ech reaktant? (obvykle 298K). Nicm?n? ?asto

Spont?nn? a nespont?nn? procesy
Z prvn?ho z?kona termodynamiky a z?kon? v?m?ny energie mezi t?lesy, kter? z n?j vznikaj? p?i r?zn?ch procesech, nelze vyvodit z?v?r, zda je tento proces obecn? mo?n? v

Druh? z?kon termodynamiky
Nej?ast?j??mi a jist? samovoln?mi procesy jsou p?enos tepla z hork?ho t?lesa na studen? (tepeln? veden?) a p?echod pr?ce v teplo (t?en?). Stalet? ?ivot

Metody v?po?tu zm?ny entropie
Rovnice (II, 12) a (II, 13), kter? ur?uj? entropii, jsou jedin?mi v?choz?mi rovnicemi pro termodynamick? v?po?et zm?ny entropie syst?mu. Nahrazen? element?rn?ho tepla v rov.

Planck?v postul?t
Pomoc? rovnice (II, 3) nelze vypo??tat absolutn? hodnotu entropie syst?mu. Tuto mo?nost poskytuje nov?, neprokazateln? stanovisko, kter? nevypl?v? ze dvou termodynamick?ch z?kon?, kter? byly formulov?ny

Hodnoty absolutn? entropie
Planck?v postul?t se pou??v? v termodynamick?m studiu chemick?ch proces? k v?po?tu absolutn?ch hodnot entropie chemick?ch slou?enin - veli?in, kter? maj? velk? v?znam v

Standardn? entropie. Zm?na entropie b?hem chemick? reakce
Entropie, stejn? jako ostatn? termodynamick? funkce, je obvykle ozna?ov?na jako standardn? stav hmoty. P?ipome?me, ?e standardn? stav je charakterizov?n standardn?mi podm?nkami

Statistick? interpretace entropie
Pojem entropie jako funkce stavu je zalo?en na makroskopick?m pojet?. Platnost druh?ho termodynamick?ho z?kona je spojena s realitou nevratn?ch proces?. Na rozd?l od nevratn?ho

Helmholtzova energie
P?ipome?me, ?e druh? termodynamick? z?kon ur?uje krit?ria pro samovoln? v?skyt proces? v izolovan?ch soustav?ch. Nicm?n? takov? podm?nky (nedostatek v?m?ny energie a hmoty s prost?ed?m

Gibbsova energie
Chceme-li v obecn? podob? zohlednit dal?? druhy pr?ce, krom? pr?ce expanze, uv?d?me element?rn? pr?ci jako sou?et pr?ce expanze a jin?ch druh? pr?ce: dW = PdV + dW" (III, 15)

Charakteristick? funkce. Z?kladn? (kanonick?) stavov? rovnice
D??ve jsme definovali tyto termodynamick? funkce - vlastnosti syst?mu: vnit?n? energie U, entalpie H, entropie S, Helmholtzova energie F, Gibbsova energie G

Maxwellovy vztahy
Pod?vejme se nyn? na druhou sm??enou derivaci charakteristick?ch funkc?. Vezmeme-li v ?vahu rovnice (III, 26), m??eme napsat:

Gibbsova-Helmholtzova rovnice
Gibbs-Helmholtzova rovnice umo??uje ur?it zm?nu Gibbsovy energie doprov?zej?c? chemick? reakce p?i jak?koli dan? teplot?, pokud je z?vislost tepla chemick?ch reakc? na

Gibbsova energie sm?si ide?ln?ch plyn?. Stanoven? chemick?ho potenci?lu
Gibbsova energie je rozs?hl? funkce, kter? umo??uje vypo??tat jej? hodnotu pro sm?s ide?ln?ch plyn?. P?edstavme si n?dr? rozd?lenou na ??sti p?ep??kami, jak je zn?zorn?no

Chemick? potenci?l
Abychom objasnili v?znam pojmu „chemick? potenci?l“, rozli?ujme v?raz (III.51) jako sou?in p?i konstantn?ch P a T:

F?zov? p?echody. Clapeyronova-Clausiova rovnice
V syst?mu sest?vaj?c?m z n?kolika f?z? ?ist? l?tky, kter? jsou v rovnov?ze, jsou mo?n? p?echody l?tky z jedn? f?ze do druh?. Takov? p?echody se naz?vaj? f?zov? p?echody.

F?zov? p?echody prvn?ho ??du. T?n?. Vypa?ov?n?
F?zov? p?echody charakterizovan? rovnost? izobarick?ch potenci?l? dvou f?z? koexistuj?c?ch v rovnov?ze a n?hlou zm?nou prvn?ch derivac? Gibbsovy energie (entropie a objem) p?i

F?zov? p?echody druh?ho ??du
F?zov? p?echod druh?ho ??du je rovnov??n? p?echod l?tky z jedn? f?ze do druh?, p?i kter?m se n?hle m?n? pouze druh? deriv?ty Gibbsovy energie s ohledem na teplotu a tlak.

Z?vislost tlaku nasycen?ch par na teplot?
Tlak nasycen?ch par kapaliny prudce roste s rostouc? teplotou. To je patrn? z obr?zku 12, kter? ukazuje k?ivky tlaku par n?kter?ch kapalin po??naje bodem t?n?.

V?eobecn? podm?nky rovnov?hy
Jak?koli uzav?en? syst?m v rovnov?ze p?i konstantn?m tlaku a teplot? je charakterizov?n vztahem:

Gibbsovo f?zov? pravidlo
V roce 1876 Gibbs odvodil jednoduch? vzorec spojuj?c? po?et f?z? (F) v rovnov?ze, po?et slo?ek (K) a po?et stup?? volnosti (C) syst?mu. V rovnov?ze bychom m?li

Aplikace Gibbsova f?zov?ho pravidla na jednoslo?kov? syst?my. F?zov? diagramy vody a s?ry
Pro jednoslo?kov? syst?m K = 1 a f?zov? pravidlo je zaps?no ve tvaru: C = 3 – F Jestli?e F = 1, pak C = 2, ??kaj?, ?e syst?m je bivariantn?;

F?zov? diagram s?ry
Krystalick? s?ra existuje ve form? dvou modifikac? - ortorombick? (Sp) a monoklinick? (Sm). Proto je mo?n? existence ?ty? f?z?: rombick?, mo

Z?kon hromadn? akce. Rovnov??n? konstanta pro reakce v plynn? f?zi
P?edpokl?dejme, ?e mezi plynn?mi l?tkami A1, A2 ... Ai, A'1, A'2 ... A'i dojde k chemicky vratn? reakci podle rovnice:

Rovnice izotermy chemick? reakce
P?edpokl?dejme, ?e ve sm?si ide?ln?ch plyn? doch?z? k chemick? reakci podle rovnice P?edpokl?dejme, ?e v okam?iku

Koncept chemick? afinity
Ze skute?nosti, ?e n?kter? l?tky mezi sebou reaguj? snadno a rychle, jin? obt??n? a jin? nereaguj? v?bec, vznik? p?edpoklad o p??tomnosti nebo nep??tomnosti zvl??tn? chemick? afinity.

Vyu?it? z?kona o p?soben? hmoty pro v?po?et slo?en? rovnov??n?ch sm?s?
Pro stanoven? slo?en? syst?mu p?i ust?len? rovnov?ze a tedy i v?t??ku reak?n?ho produktu (produkt?) je nutn? zn?t rovnov??nou konstantu a slo?en? v?choz? sm?si. Slou?enina

Heterogenn? chemick? rovnov?hy
Z?kon hromadn?ho p?soben? byl odvozen pomoc? stavov?ho z?kona ide?ln?ch plyn? a plat? p?edev??m pro sm?si plyn?. Bez v?razn?ch zm?n jej v?ak lze aplikovat na v?znamn?

Vliv teploty na chemickou rovnov?hu. Izobarov? rovnice chemick? reakce
Pro ur?en? z?vislosti K0 na teplot? v diferenci?ln?m tvaru pou?ijeme Gibbs-Helmholtzovu rovnici (III, 41)

Princip Le Chatelier-Brown
Syst?m vyveden? z rovnov?hy se op?t vrac? do rovnov??n?ho stavu. Le Chatelier a Brown navrhli jednoduch? princip, kter? lze pou??t k p?edpov?di jak

Nernst?v tepeln? teor?m
P??m? a jednoduch? v?po?et zm?ny Gibbsovy energie a v d?sledku toho rovnov??n? konstanty chemick?ch reakc? nezp?sobuje pot??e, pokud je zn?mo teplo chemick? reakce a absolutn? hodnoty

Chemick? rovnov?ha v neide?ln?ch soustav?ch
Z?kon hmotnostn?ho p?soben? (V, 5) plat?, jak ji? bylo ?e?eno, pouze pro ide?ln? plyny (nebo ide?ln? roztoky). Pro takov? syst?my sou?in rovnov??n?ch relativn?ch parci?ln?ch tlak? reakce

Z?vislost entalpie l?tek a tepeln?ch ??ink? chemick?ch reakc? na tlaku
P?i uva?ov?n? z?vislosti entalpie na tlaku pou?ijeme zn?m? v?raz pro jej? celkov? diferenci?l (III, 27): dH = VdP + TdS D?lit e