Vật lý đại cương - Khí thực và chuyển pha phần 2 pptx

Đ4. Sự chuyển pha 1. Khái niệm về chuyển pha: Chuyển pha: Quá trình biến đổi hệ từ pha ny sang pha khác. Hơi - > Lỏng ->Rắn H 2 O H 2 O hơi 2 pha ĐN: Pha l tập hợp các phần vĩ mô đồng tính (cùng tính chất) cùng tồn tại trong một hệ nhiệt động. 2 pha Không xảy ra đối với khí lý tởng ứng dụng: c Lm lạnh, nén khí ở nhiệt độ phù hợp với hiệu ứng dơng v cho giãn nở trong các ống kín. Hoá lỏng khí ở T&p phù hợp. Chuyển pha loại I: Thuận nghịch, có hấp thụ hoặc toả nhiệt, V v S thay đổi đột ngột: Đạo hm bậc nhất của các hm nhiệt động thay đổi đột ngột. Chuyển pha loại II: V,U,S Biến đổi liên tục không có nội ma sát: Kim loại Siêu dẫn: Đạo hm bậc hai của các hm nhiệt động thay đổi đột ngột: p 2 p )TC 2 T G ( = Tp ) p G ()S = = V v T G ( T T nc t(s) loại I N S B ac B a loại II T G ( p )S ∂ ∂ = p 2 p )TC 2 T G ( ∂ ∂ −= T ) p G ( ∂ ∂ =V ChuyÓn pha lo¹i II TT 1 S TT 1 S TT 1 C p TT 1 C p TT 1 V TT 1 V ChuyÓn pha lo¹i I 2. điều kiện cân bằng pha. Phơng trình Clapeyron-Clausius p a. Điều kiện cân bằng 2 pha: Chuyển pha xảy ra ở nhiệt độ v áp suất xác định -> đờng cân bằng giữa 2 pha: * T 1 =T 2 ; p 1 =p 2 . * dG=0 phaI phaII T 0dndndG 0dnSdTVdpdG 2211 2 1i ii =+= =+= = =>Số hạt hai pha n 1 +n 2 =n=const =>dn= dn 1 +dn 2 =0 )T,p()T,p( 21 = b. §iÒu kiÖn c©n b»ng 3 pha: T 1 =T 2 =T 3 ; p 1 =p 2 =p 3 ; μ 1 =μ 2 = μ 3 );T,p()T,p( );T,p()T,p( 31 21 μ=μ μ=μ p T R T =T c : LK,RK vμ RL lo¹i I kh«ng liªn tôc. T>T c : chuyÓn pha LK liªn tôc, T<T c : chuyÓn pha RK liªn tôc. M §iÓm chËp 3 Tr¹ng th¸i Tíi h¹n K L M T c c. Sè pha trong hÖ nhiÒu cÊu tö: Gäi N lμ sè nguyªn/ph©n tö cña cÊu tö k trong pha i. Nång ®é cña pha thø i lμ: ∑ = k )k( i )k( i )k( i N N C k=1,2,3 n cÊu tö i=1, 2,3, r pha p 2 p 1 2. phơng trình Clapeyron-Clausius: Xác định sự phụ thuộc của nhiệt độ chuyển pha vo áp suất Xét chu trình Carnot với chất lỏng v hơi bão ho của nó: p=const -> T= const 1C k )k( i = Suy ra có (n-1)r nồng độ độc lập. Số thông số độc lập (biến) của hệ l (n-1)r+2 (số 2 l của p,T) Số phơng trình cân bằng l (r-1)n: Qui tắc pha của Gibbs (n-1)r+2 (r-1)n (số biến số phơng trình), hay: r n+2 )T,p( )T,p()T,p( )k( n )k( 2 )k( 1 === p Q 1 p 1 1 T 1 2 p 2 4 T 2 3 V 1 V 4 V 2 V 3 V C«ng nÐn 34: A 2 =-p 2 (V 4 -V 3 )=-p 2 (V 1 -V 2 ) C«ng c¶ chu tr×nh: A’=A 1 +A 2 =(p 1 -p 2 )(V 1 -V 2 ) (C«ng gi·n, nÐn ®o¹n nhiÖt 23,41: δA 23 ≈δA 41 ≈0; δU≈0) 1 2121 1 21 1 21 1 Q )VV)(pp( T )pp( dP dT T TT Q 'A − − = − = − ==η ) 2 p 1 p( dp dT 2 T 1 T −=− dV V Δ Vïng b·o hoμ khÝ thùc T 1 =T 2 +dT p 1 =p 2 +dp C«ng gi·n ®¼ng nhiÖt 12: A 1 =p 1 (V 1 -V 2 ) V Q T dP dT 1 1 = Nhiệt độ chuyển pha T>0 ẩn nhiệt Q>0: nhiệttoảrahoặcthu vo trong quá trình chuyển pha Kết luận: Nhiệt độ chuyển pha tỷ lệ với áp suất. ứng dụng: trong nồi hơi, nồi áp suất, P cao nhiệt độ sôi cao ( đến 200 o C) Trên núi cao P thấp, nớc sôi dới 100 o C V~ dP dT V Q T dP dT = . Đ4. Sự chuyển pha 1. Khái niệm về chuyển pha: Chuyển pha: Quá trình biến đổi hệ từ pha ny sang pha khác. Hơi - > Lỏng -& gt;Rắn H 2 O H 2 O hơi 2 pha ĐN: Pha l tập hợp các phần vĩ mô đồng. (n-1)r +2 (r-1)n (số biến số phơng trình), hay: r n +2 )T,p( )T,p()T,p( )k( n )k( 2 )k( 1 === p Q 1 p 1 1 T 1 2 p 2 4 T 2 3 V 1 V 4 V 2 V 3 V C«ng nÐn 34: A 2 =-p 2 (V 4 -V 3 )=-p 2 (V 1 -V 2 ) C«ng. Điều kiện cân bằng 2 pha: Chuyển pha xảy ra ở nhiệt độ v áp suất xác định -& gt; đờng cân bằng giữa 2 pha: * T 1 =T 2 ; p 1 =p 2 . * dG=0 phaI phaII T 0dndndG 0dnSdTVdpdG 22 11 2 1i ii =+= =+= = =>Số