Oben erwähnt, dass der Zustand der Stoffe hängt von den äußeren Bedingungen, und in Erster Linie von Druck und Temperatur. Daher ist für jede Substanz auf der Basis von experimentellen Daten können Sie eine das Diagramm Zustände in den Koordinaten G und T, die leicht zu identifizieren, in welchem Zustand sich diese Substanz ist und was mit ihm passieren wird, wenn die änderung der äußeren Bedingungen.

Auf Reis. 12.3 zeigt schematisch ein solches Diagramm für den Stoff, wenn in diesem Raum, außerdem Stoffe, nichts. Die Kurve KS es gibt bereits bekannte Abhängigkeit des насыщающего paar genommenen Substanzen von Temperatur, Windgeschwindigkeit, wo Zu — Endpunkt (Reis. 8.9), und der Punkt C entspricht der Temperatur der Erstarrung der Flüssigkeit unter Druck seine насыщающих dämpfen (bei Verlust der Energie dieser Substanz). Die Kurve AU drückt die Abhängigkeit von der Temperatur Druck насыщающих dämpfen, die sich über die Oberfläche des Körpers. Der Schmelzpunkt der Substanz abhängig vom Druck, im Diagramm auf der Linie der Sonne zeigt und diese Abhängigkeit.

Jeder Punkt im Diagramm entspricht Gleichgewicht Stoffe, T. E. solche, in dem kann es sein unbestimmte Zeit. Teil des Diagramms Links von der Linie der ASV entspricht festen Stand Stoffe; Bereich, begrenzte Linie VSK, — flüssigen, und der Bereich rechts von der Linie der ask — газообразному Zustand. Linie KS entspricht Gleichgewicht flüssigen und gasförmigen Phasen, Linie Sonne — Gleichgewicht der flüssigen und festen Phasen und AU — Gleichgewicht der festen und gasförmigen Phasen.

Bei Konstanten äußeren Bedingungen (P und T), die entsprechenden irgendeinem Punkt auf den Linien Gleichgewicht Phasen AU, Normal oder KS, zwei-Phasen-Stoffe können sich in einem beweglichen Gleichgewicht, bei dem von einer Phase in die andere wechselt die gleiche Anzahl von Molekülen. Dieses Gleichgewicht aufrechterhalten werden kann, wie lange Sie möchten, wenn keine Energie zugeführt, um den Stoff und nicht abgeführt wird von ihm.

Punkt entsprechen die einzigen für diese Stoffe Werte P und T, bei denen alle drei Phasen dieser Stoffe können sich im Gleichgewicht befinden. Punkt auf dem Diagramm Zustände der Materie, das zeigt ein Gleichgewicht zwischen allen drei Phasen des Stoffes, nennen dreifach-Punkt. Am Wasser, zum Beispiel, in der dreifach-Punkt der Druck gleich 610 PA, und die Temperatur ist gleich 273,16 An (diese Temperatur wird für die Bestimmung der Kelvin).

Wenn die äußeren Bedingungen ändern sich (P oder T, oder P und T gleichzeitig), dann ist der Punkt, entsprechend dieser Bedingungen, bewegt sich auf das Diagramm (zum Beispiel, die Erwärmung oder Kühlung bei konstantem Druck entspricht der Bewegung des Punktes auf der horizontalen Linie). Wenn der Punkt auf dem Diagramm geht von einer Region in die andere, der übergang der Substanz aus einem Zustand in einen anderen. So, beim übergang über die Linie der Sonne geschieht, Schmelzen oder Kristallisation, durch die KS — Verdampfung oder kondensation, über die Lautsprecher — Sublimation oder десублимация. Deshalb Linie Gleichgewicht Phasen der Sonne, Der COP und der Lautsprecher auch noch Linien Phasenübergängen, und das Diagramm Zustände — Diagramm Phasenübergängen.

Wir werden erinnern, dass die Phase der Transformation verbunden mit der änderung der inneren Energie der Stoffe und treten mit der Absorption (oder der Freisetzung von) Wärme Phase der Transformation — Wärme Schmelzen (Kristallisation), der Verdampfung (kondensation), Sublimation (десублимации).

Im Diagramm Zustände (Reis. 12.3) sehen, dass die Sublimation und десублимация sind möglich, wenn die Temperaturen und drücke, die kleineren, als dreifach-Punkt. So, Eis kann vozgonât ' sâ nur bei Temperaturen unter 273,16 An, wenn der Dampfdruck über der Oberfläche des Eises weniger Druck насыщающего Wasserdampf.

Die Kohlensäure in der dreifach-Punkt hat eine Temperatur von, gleich -56,6°C, und der Druck 5,11 ATM. Also bei Atmosphärendruck Kohlensäure kann nur in einem festen oder gasförmigen Zustand und «Dry Ice» wird direkt, und Gas; unter normalen Druck-Temperatur ihn Sublimation gleich -78°C.

Die Temperatur und der Druck in der dreifach-Punkt für verschiedene Substanzen unterschiedlich. Deshalb ist in den meisten Fällen unter den üblichen Bedingungen des Sublimations-nicht zu beobachten.

Es stellt sich heraus, dass der Druck und die Temperatur in der dreifach-Punkt für die Lösung immer weniger, als für die reinen Lösungsmittel.

Die Linie ST. in den meisten Fällen ein wenig abgelehnt von der vertikalen rechts vom Punkt Mit, und für das Eis, Wismut, Gallium, Deutschland, Silikon — Links. Am Wasser an der Stelle Mit P=610Па (4,58 mm Hg. El.) und T=273,16 Zu (T. E. 0,01°Mit), und bei Normaldruck (P = 1,013*10⁵ PA, oder 760 mm Hg. El.) der Schmelzpunkt von Eis gleich 273,15 An (0°Mit).

Beachten Sie, dass in einem instabilen Zustand Flüssigkeit kann sich im Bereich der paar (überhitzte Flüssigkeit) oder im Bereich der festen Phase (der unterkühlte Flüssigkeit). Пересыщенный Dampf kann auch im Bereich der Flüssigkeit oder im Bereich der festen Zustand. Aber die Feste Phase immer geht in die flüssige oder gasförmige auf der Kurve ASV. So, überhitzte Kristalle in der Natur nicht vorkommt.

Wichtige Merkmale hat Zustandsdiagramm Helium (Reis. 12.4). Auf dieser Grafik sehen, dass die Linie, die das Gleichgewicht der festen Phase mit der flüssigen und der flüssigen Phase mit einem gasförmigen nirgends schneiden, T. E. in Helium-keine dreifache Punkte. Andere Stoffe mit solchen Feature nicht bekannt.

Die kritische Temperatur des Heliums gleich 5,25 An. Daher, Helium übersetzen kann im flüssigen Zustand, nur die Temperatur sinkt es unter dieser Temperatur. Erfahrungen, abgeschlossene P. L. Капицей, gezeigt, dass bei niedrigen drücken, Helium bleibt im flüssigen Zustand sogar bei einer Temperatur von, wie auch immer nahe dem absoluten Nullpunkt. Alle anderen Stoffe gehen in den festen Zustand bei erheblich höheren Temperaturen. Helium gleiche geht in den festen Zustand nur unter Druck in ein paar Dutzend Atmosphären (Reis. 12.4). Linie Sublimations-Helium fehlen, T. E. festes Helium unter keinen Umständen kann nicht im Gleichgewicht mit seinem Fähre.

Flüssiges Helium hat ein wichtiges Merkmal. Bei Temperaturen oberhalb von 2,19 Er hat die üblichen für verflüssigte Gase Eigenschaften und wird als Helium-I. Wenn Helium, die unter Druck seine насыщающих dämpfen, kühlen niedriger Temperatur 2,19 An, gibt es eine dramatische Veränderung seiner Eigenschaften, und er (bleiben Sie flüssig) geht in einen neuen Zustand, in dem er genannt Helium-II. In diesem Zustand Helium ist wie eine Mischung zweier Flüssigkeiten, eine davon ist die übliche Helium-I, und der andere ist ein сверхтекучую Komponente, absolut frei von der Viskosität. Diese beiden Komponenten können frei bewegen, eine in der anderen, ohne die Wechselwirkung zwischen. Сверхтекучая Komponente ohne Reibung fließt durch die engen Kapillaren und Schlitz.

Im Diagramm (Reis. 12.4) Bereich Existenz Helium-I-und Helium-II getrennt durch eine gestrichelte Linie gekennzeichnet. Сверхтекучая Komponente, die sich beim übergang Helium-I—Helium-II, erhöht, wenn die Temperatur weiter gesenkt wird, und beim absoluten Nullpunkt der gesamte flüssige Helium muss gehen сверхтекучее Zustand.

Das Phänomen сверхтекучести Helium, der offene N. L. Капицей, erläutert wurde auf Basis der Quantenmechanik, hervorragende sowjetische Wissenschaftler L. D. Landau. Nach der Quantentheorie Energie der Moleküle bei der absoluten null ist nicht gleich null, wie es aus der klassischen kinetischen Theorie der Substanz. Die Moleküle selbst beim absoluten Nullpunkt besitzen die so genannten null-Energie — die kleinste mögliche, um Ihnen Energie. Bei Helium Stärke der Wechselwirkung zwischen den Atomen sehr klein, und null-Energie-Helium ist ausreichend, um zu verhindern, dass die Helium-Atome bilden Kristallgitter. Nur mit dem großen Druck von außen möglich zusammen zu bringen Heliumatome so, um Sie bildeten Kristall. Сверхтекучая Komponente in Helium-P, erscheinen bei Temperaturen, nahe dem absoluten Nullpunkt, und besteht aus Helium-Atome mit null-Energie.