Критическое разделение фаз (фазовые переходы 2-го рода)

При большом углублении в метастабильную область и невозможности фазового разделения по нуклеационному механизму (фазового перехода 1-го рода) вследствие кинетических или стерических (геометрических пространственных) ограничений система может потерять устойчивость к флуктуациям плотности любых размеров и претерпевать критический распад. Такой распад обусловлен термодинамической выгодностью роста флуктуаций любых размеров и характерен как для конденсации переохлажденного пара в критической точке, так и фазового распада переохлажденных жидкостей – их стеклования, обусловленного критическим ростом твердоподобных флуктуаций, и спинодального распада бинарных растворов.

На Рис. 2.10 схематически показаны изотермы реального газа в координатах p-V, рассчитанные по уравнению Ван-дер-Ваальса, с критической температурой Т_с, выше которой пар невозможно перевести в жидкость, т.е. сконденсировать. При Т < Т_с кривая, образуемая точками

Рис. 2.10. Схематическое изображение изотерм реального газа в координатах p-V, рассчитанных по уравнению Ван-дер-Ваальса.

сосуществования фаз жидкости и пара, называется кривой сосуществования, или бинодалью, а кривая, которая образуется точками, соответствующими потере устойчивости сосуществующих фаз и ограничивает внутри себя нестабильную область, называется спинодалью. Пунктирные линии, соединяющие точки сосуществования фаз на одной и той же изотерме, называются коннодами. Область между бинодалью и спинодалью соответствует метастабильным состояниям перегретой жидкости или пересыщенного пара. Критическая точка Т_с расположена на границе между стабильной и нестабильной области, т.е. в ней касаются бинодаль и спинодаль. Так как критическая точка определяется по совпадению параметров сосуществующих фаз, то она является точкой перегиба изотермы с горизонтальной касательной и в координатах p-V описывается двумя дифференциальными уравнениями: и (2.86).

Поиск по сайту: