Основные уравнения термодинамики фазовых переходов

Изменение давления при фазовых переходах первого рода осуществляется согласно уравнению Клайперона-Клаузиуса и количественно составляет около 10⁷ Па при изменении температуры на (1-1,5) К.

Разность энтальпий (i₂-i₁) называется удельной теплотой фазового перехода r, Дж/кг, и характеризуется количеством тепла, поглащенного или выделенного единицей массы вещества при фазовом переходе. При этом

Тогда

Рассмотрим конкретные фазовые переходы:

Фазовые переходы «жидкость пар». Для данных переходов величина r будет теплотой парообразования, V₂ – удельный объем пара на линии кипения V_п; V₁ - удельный объем жидкости на линии кипения V_ж; Р - равновесное давление в точках фазового перехода.

Принимая во внимание, что при низких давлениях теплота фазового перехода «жидкость – пар» не зависит от температуры, получим

где R– универсальная газовая постоянная.

Фазовые переходы «тврдое тело – жидкость». Уравнение Клайперона-Клаузиуса примет вид

где r^’– удельная теплота плавления, Дж/кг;

V_ж– удельный объем жидкости на линии плавления, м³/кг;

V_тв– удельный объем твердого вещества на линии плавления, м³/кг.

Если V_ж> V_твто с ростом давления температура фазового перехода «твердое тело – жидкость» возрастает наоборот.

Фазовые перходы «твердое тело-пар». Уравнение Клайперона-клаузиса примет вид

где r^’’– удельная теплота сублимации, Дж/кг;

V_п– удельный объем пара на линии сублимации, м³/кг;

V_тв– удельный объем твердого вещества на линии сублимации, м³/кг.