Физическая химия силикатов и других тугоплавких соединений - Горшков В.С.
ISBN 5-06-001389-8
Скачать (прямая ссылка):
6. Опишите механизм растворения и полимеризации кремнезема в высокодисперсном состоянии.
7. В чем сущность механизма воздействия суперпластификаторов на процесс гидратации вяжущих материалов?
8. Каким образом взаимодействие воды с поверхностью глинистых минералов определяет характерные свойства материалов в системе глина — вода?
2
ОСНОВЫ УЧЕНИЯ О ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЯХ И ДИАГРАММАХ СОСТОЯНИЯ ГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМ
Основные понятия учения
о фазовых равновесиях
Однокомпонентные системы
Двухкомпонентные системы
Трехкомпонентные системы
Правило рычага и его применение для количественных расчетов
в многокомпонентных системах
Экспериментальные методы
построения диаграмм состояния
Учение о фазовых равновесиях—один из разделов классической термодинамики, в котором изучаются условия равновесного сосуществования веществ в различных агрегатных состояниях. Термодинамические данные о свойствах равновесных фаз могут быть представлены с помощью математических уравнений или таблиц, однако наиболее наглядным и общепринятым способом их описания является графический способ с помощью диаграмм состояния.
Данные о термодинамических свойствах равновесных фаз и их геометрическая интерпретация в виде диаграмм состояния представляют собой научный фундамент, основываясь на котором можно осуществлять разработку технологий многих важных продуктов, в частности силикатов. Эти данные позволяют установить теоретически достижимые оптимальные параметры технологических процессов, оценить их движущую силу, обусловливающую скорость протекания того или иного процесса, определить состав и, следовательно, ожидаемые свойства материалов, оценить стабильность синтетических продуктов в различных условиях эксплуатации и т. д.
187
Чтобы использовать диаграммы состояния для решения практических задач, необходимо знание правил работы с ними. Поэтому в материале, излагаемом в части 2, помимо основных закономерностей учения о фазовых равновесиях приводится подробное описание приемов и правил работы с диаграммами состояния различных типов, позволяющими определять направление и характер процессов, происходящих в гетерогенных системах при изменении температуры, состав и количественное содержание в продуктах отдельных фаз.
1.1. СИСТЕМА. ПАРАМЕТРЫ СИСТЕМЫ
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ УЧЕНИЯ О ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЯХ
ГЛАВА I
Системой называется выделяемое из окружающей среды материальное тело или совокупность тел, ограниченных реальной физической или воображаемой математической поверхностью, которые могут взаимодействовать между собой или другими телами энергетически или путем обмена веществом.
Термодинамика описывает только макроскопические системы, т. е. системы, состоящие из большого числа частиц, поведение которых может быть описано законами статистики. Процессы, происходящие в таких системах, проявляются в виде тепло- или массо-обмена между отдельными составляющими их объектами. В зависимости от характера взаимодействия с окружающей средой различают системы изолированные, закрытые и открытые. Изолированными являются системы, совершенно не взаимодействующие с окружающей средой, т. е. не обменивающиеся с ней ни веществом, ни энергией и, следовательно, имеющие постоянный объем. К закрытым относятся системы, не обменивающиеся с окружающей средой веществом, но взаимодействующие с ней путем передачи энергии (в виде теплоты или работы). И, наконец, открытые системы —это системы, обменивающиеся с окружающей средой веществом (они могут, естественно, обмениваться и энергией). Различают также системы гомогенные, не имеющие внутри себя поверхностей раздела между отдельными частями, различающимися по свойствам, и гетерогенные, содержащие указанные поверхности. Системы, состоящие только из твердых и (или) жидких веществ, называются конденсированными.
Любую систему можно охарактеризовать ее макроскопическими свойствами, совокупность которых будет определять состояние системы. Значения этих свойств, характеризующих состояние системы, называются ее параметрами состояния. В качестве параметров системы в общем случае могут выступать любые свойства системы — температура, давление, концентрация, удельный или молярный объем, в некоторых случаях — электрический потенциал, магнитное тюле, поверхностное натяжение и пр.
189
Различают внешние параметры (например, температура, давление), которые определяются воздействием на систему внешних по отношению к ней факторов, и внутренние параметры (например, концентрация, удельный объем или другие удельные величины), зависящие от взаимодействия частей, составляющих саму систему. Кроме того, параметры разделяют на экстенсивные и интенсивные. К экстенсивным параметрам и определяемым ими свойствам (например, объем, масса, внутренняя энергия, энергия Гиббса) относятся параметры, значения которых пропорциональны массе системы и аддитивны, т. е. равны сумме значений таких же параметров отдельных частей системы. Интенсивные параметры (например, температура, давление, концентрация, различные удельные и молярные свойства) не зависят от массы системы, а определяются только ее состоянием и характеризуют собой специфические свойства системы в данном состоянии. Величины интенсивных параметров не являются аддитивными.
