Применение второго закона термодинамики к фазовым превращениям

Процессы перехода системы из одной фазы в другую называется фазовыми превращениями. К ним относятся процессы плавления, кристаллизации, испарения, кипения, конденсации, сублимации (возгонки) и полиморфные превращения.

Температура фазового превращения не зависит от количества равновесных фаз и является величиной постоянной (Т = const). Зависимость температуры фазового перехода от давления была установлена Клапейроном (1834 г.) и обоснована Клаузиусом (1850 г.).

Дифференциальная форма уравнения Клапейрона-Клаузиуса имеет вид:

,

где Н _ф.пр. - теплота (энтальпия) фазового превращения, Дж/моль; Т _ф.пр. - температура фазового превращения; V₁, V₂ - объёмы разных фаз.

Уравнения Клапейрона-Клаузиуса для частных случаев фазовых превращении:

1) Для процессов испарения и конденсации:

,

где DН_исп.- теплота испарения, Дж/моль; V_п - объём пара, л.; V_ж - объём жидкости, л.; Т_кип - температура кипения, град.

2) Для процесса плавления и кристаллизации:

,

где Н_пл.- скрытая теплота плавления, Дж/моль; V_тв- объём твердого тела, л.; Т_пл.- температура плавления, град;

3) Для процесса (сублимации) возгонки:

.

где Н_субл. - теплота возгонки, Дж/моль; Т_субл. - температура сублимации, град.

4) Для процесса полиморфного превращения:

,

где DН_a®b - теплота полиморфного превращения, Дж/моль;

Т_a®b - температура полиморфного превращения, град.