Фазовое равновесие
Фазовое равновесие — это состояние, при котором два агрегатных состояния вещества сосуществуют, а переходы между ними происходят с одинаковыми средними скоростями. Поэтому количество вещества в каждой фазе в среднем не изменяется.
Условие равновесия
Для равновесия двух фаз необходимы одинаковые температура и давление на границе раздела. Кроме того, при постоянных внешних условиях не должно происходить преимущественного перехода вещества из одной фазы в другую. На молекулярном уровне это означает равенство средних скоростей прямого и обратного процессов.
Для жидкости и пара при заданной температуре равновесие устанавливается, когда пар становится насыщенным. Его давление называют давлением насыщенного пара \(p_нас\). Если часть пара удалить, испарение временно преобладает; если увеличить количество пара, преобладает конденсация. Затем равновесие восстанавливается.
В закрытом сосуде находятся вода и водяной пар при постоянной температуре. В установившемся состоянии вода продолжает испаряться, а пар — конденсироваться, но за одинаковые промежутки времени испаряется и конденсируется одинаковая масса воды. Это динамическое равновесие.
Фазовое равновесие — не то же самое, что остановка перехода. Молекулы продолжают испаряться и конденсироваться, поэтому равновесие называют динамическим. Также равенство температур само по себе недостаточно: важно равенство скоростей взаимных переходов.
Что произойдёт с жидкостью и паром в закрытом сосуде, если часть пара удалить при постоянной температуре?
Условия фазового равновесия помогают понять условия кипения: кипение начинается, когда давление насыщенного пара жидкости становится равным внешнему давлению.
Главное
- Фазовое равновесие — динамическое равновесие двух фаз при одинаковых температуре и давлении.
- Для жидкости и пара выполняется \(v_{\text{исп}}=v_{\text{конд}}\), а давление пара равно \(p_нас(T)\).
- При изменении условий равновесие нарушается, но система стремится установить его заново.