Materiály a technická dokumentace - UMEL - Vysoké učení ...

34 Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií VUT v Brně
• vztah mezi počtem fází a počtem stupňů volnosti soustavy vyjadřuje Gibbsovo pravidlo
(Gibbsův fázový zákon)
f + v= n+
2
slovně - součet počtu fází f a stupňů volnosti v je o dva větší než počet nezávislých
složek n
• podle počtu stupňů volnosti se soustavy označují jako
invariantní (v = 0)
univariantní (v = 1)
bivariantní (v = 2)
Soustavy jednosložkové
• Podle Gibbsova zákona
jednosložkové soustavy o 1 fázi mají 2 stupně volnosti (např. T a p)
jednosložkové soustavy o 2 fázích mají 1 stupeň volnosti (např. T)
jednosložkové soustavy o 3 fázích jsou invariantní (v = 0), tzn. že tři fáze
v jednosložkové soustavě mohou rovnovážně koexistovat jen při určité teplotě a při
určitém tlaku
• Fázové poměry v jednosložkové soustavě za rovnováhy jsou nejlépe patrny ze stavového
(= fázového) diagramu, jímž je diagram závislosti rovnovážného tlaku soustavy na teplotě.
Známý je příklad fázového diagramu H 2 O s typickým trojným bodem, jehož souřadnice
(T, p) udávají podmínky, za nichž v soustavě existují současně 3 fáze: led, voda i pára –
0,0098 °C.
Fázové přeměny
• u tuhých látek krystalického charakteru - modifikační přeměny
• příklady
přeměna různých modifikací křemene (α, β), cínu (bílý, šedý), C (grafit, diamant).
• přeměny modifikací jsou vyvolány
1. přeměnou typu vazby (grafit – diamant, šedý – bílý cín)
2. přeměnou stupně uspořádanosti soustavy mřížky
3. přesunutím atomů
4. přesunutím stavebních jednotek (α - β křemen)
5. částečnou nebo úplnou rekonstrukcí mřížky
• při přeměnách jsou zpravidla vyjadřovány charakteristické veličiny, stavové veličiny
v závislosti na teplotě; zde se objeví teplota přechodu T p
• podle charakteru změn charakteristických veličin při změnách teploty se rozlišují
přechody prvého a druhého řádu
u přechodů prvého řádu se při teplotě přechodu T p – entropie S, entalpie H a objem
fází změní skokem, tj. S, H a V obou fází se při T p liší. Při T p se mění i stupeň vnitřní
uspořádanosti látky. Např. při teplotě tání se mění pravidelně uspořádání krystalické
fáze na kapalinu s chaotickým uspořádáním molekul. Vyjádří-li se stupeň
uspořádanosti funkcí X, která by pro uspořádaný stav nabývala hodnoty jednotkové
a pro neuspořádaný stav hodnoty nulové, v závislosti X = F(T) se objeví skok
u přechodů druhého řádu se S, H a V i funkce X mění spojitě. Při této přeměně se
nemění vzdálenosti atomů v mřížce tuhé látky; mění se pouze stupeň uspořádanosti
mřížoví.