Фазовая диаграмма: различия между версиями

'''Фа́зовая диагра́мма''' ('''диаграмма состоя́ния''')  — графическое отображение равновесного состояния бесконечной физико-химической системы при условиях, отвечающих координатам рассматриваемой точки на диаграмме (носит название '''фигуративной точки''').

Обычными [[координаты|координатами]] для построения фазовой диаграммы являются термодинамические параметры  — [[температура]] и [[давление]]  — и состав системы (в мольных или массовых процентах).

В общем случае количество координат превышает число [[Компоненты (в термодинамике и химии)|компонентов]] системы на единицу (диаграмма однокомпонентной системы двумерна, двухкомпонентной  — трёхмерна и  т.  п.) Для конденсированных систем зачастую не учитывают изменение фазовых равновесий за счёт давления, в этом случае число измерений диаграммы равно числу компонентов (диаграмма конденсированной двухкомпонентной системы двумерна, трёхкомпонентной  — трёхмерна и  т.  п.) Сложные фазовые диаграммы в печатных изданиях изображают в виде сечений или проекций.

Согласно [[Правило фаз|правилу фаз]], на двумерной диаграмме однофазная область описывается полем, двухфазная  — линией (на p-T диаграммах) или набором параллельных линий [[конода|конод]], для которых фиксированы составы равновесных фаз (на диаграммах с участием состава), трёхфазная  — точкой (на p-T диаграммах) или горизонталью (на T-x или p-x диаграммах).

[[FileФайл:P-V-T Diagram (Water).fr.svg|thumb|391px|Трёхмерная фазовая диаграмма воды]]

<!-- на основе: Штернов  А. А. физические основы конструирования, технологии РЭА и микроэлектроники М. Радио и связь, 1981. ББК 32.844 -->

Объёмная диаграмма состояния трёхкомпонентной системы представляет собой прямую трёхгранную [[Призма (геометрия)|призму]], в основании которой лежит концентрационный треугольник [[Гиббс, Джозайя Уиллард|Гиббса]]  — [[Розебом, Хенрик Виллем Бакхёйс|Розебома]], рёбра представляют собой оси температуры, а грани  — диаграммы состояния трёх бинарных систем; геометрические элементы (точки и линии) внутри призмы отражают состояние трёхкомпонентной системы.

Для описания состава трёхкомпонентной системы обычно используют косоугольные координаты в виде треугольника Гиббса  — Розебома{{sfn|''Ларичева В. С., Ларичев Т. А.'', Химическая термодинамика|2015|с =224}}. Применительно к фазовым диаграммам изображённый на рис. TG равносторонний концентрационный ''треугольник Гиббса'' (1875) представляет собой изотермическое сечение пространственной диаграммы в форме призмы (ось, перпендикулярная плоскости треугольника,  — температура). Любая точка внутри треугольника Гиббса отвечает трёхкомпонентной системе; стороны треугольника отвечают двухкомпонентным системам, вершины  — однокомпонентным (содержание компонента 100&nbsp; %). Содержание каждого из компонентов тем больше, чем ближе расположена фигуративная точка системы к соответствующей вершине. При изображении состава системы по методу Гиббса длина каждого перпендикуляра, опущенного из фигуративной точки на сторону концентрационного треугольника, расположенную напротив вершины, соответствующей искомому компоненту  — A, B или C,  — отвечает содержанию в системе указанного в вершине компонента, а сумма длин перпендикуляров, опущенных из любой фигуративной точки внутри равностороннего треугольника на его стороны есть величина постоянная и равная высоте этого треугольника, принятой за 100&nbsp; %{{sfn|''Ларичева В. С., Ларичев Т. А.'', Химическая термодинамика|2015|с =224}}. Для удобства треугольник размечают перпендикулярами, опущенными из вершин треугольника на противоположные им стороны, и линиями, параллельными сторонам треугольника. Для изображённой на рисунке фигуративной точки '''''р''''' доли компонентов A, B и C равны соответственно 50, 30 и 20&nbsp; %.

При изображении состава системы по методу Розебома (1894), получившему большее распространение, нежели исходный метод Гиббса, используют шкалы, нанесённые на стороны равностороннего концентрационного ''треугольника Розебома'' (длина каждой стороны треугольника принята за100&nbsp; %), и линии, параллельные сторонам треугольника{{sfn|''Ларичева В. С., Ларичев Т. А.'', Химическая термодинамика|2015|с =224—225}}. Любая из этих прямых есть геометрическое место точек с одинаковым содержанием компонента, характеризуемого вершиной треугольника против этой стороны, причём самой вершине соответствует 100&nbsp; % компонента{{sfn|''Ларичева В. С., Ларичев Т. А.'', Химическая термодинамика|2015|с =225}}. Отсюда следует, что изначально существует два равноценных варианта выбора стороны концентрационного треугольника для нанесения шкалы искомого компонента, и выбор между этими сторонами произволен. Так, на рис. TR шкалу содержания компонента А можно разместить как на стороне АВ, так и на стороне АС. После того, как обсуждаемый выбор сделан, соответствие между двумя другими компонентами и используемыми для их шкал сторонами треугольника становится однозначным. Для изображённой на рис. TR фигуративной точки доли компонентов A, B и C равны соответственно 20, 20 и 60&nbsp; %. Применительно к фазовым диаграммам треугольник Розебома представляет собой изотермическое сечение пространственной диаграммы в форме призмы (ось, перпендикулярная плоскости треугольника,  — температура).

<!-- [[Файл:Alloy diagram mixed crystal building.png|300px|thumb|Верхняя дуга  — линия ликвидуса. Выше  — область жидкой фазы. <br />Нижняя дуга  — линия солидуса. Ниже  — область твёрдой фазы. <br />Между дугами  — область сосуществования фаз]] -->

* [http://td.chem.msu.ru/?cat=4 Метод выпуклых оболочек Г. Ф. Воронина]