Почему линия плавления воды наклонена влево, а у большинства веществ — вправо?

Наклон в уравнении Клапейрона dP/dT = ΔH/(T ΔV) определяется знаком ΔV. У большинства веществ жидкость менее плотная, чем кристалл, ΔV > 0, наклон положительный. У воды лёд менее плотный, ΔV < 0, наклон отрицательный: рост давления понижает температуру плавления.

Что происходит в критической точке?

Исчезает различие между жидкостью и газом: плотность и другие свойства фаз совпадают. Дальше вещество — сверхкритический флюид: высокая плотность при низкой вязкости, без мениска жидкость–пар.

Что видно при нагреве при постоянном давлении?

Горизонталь на диаграмме — изобара. Слева направо при давлении ниже тройной точки твёрдое тело переходит сразу в газ (сублимация). Выше тройной точки пересекаются линия плавления, затем линия кипения.

Почему на диаграмме нет переохлаждённой воды?

Показана только устойчивая равновесная фаза при данных T и P. Метастабильные состояния (переохлаждение, перегрев) возможны в опыте, но на стандартной равновесной диаграмме их не рисуют.

Фазовая диаграмма

Q: Что происходит в критической точке?

Исчезает различие между жидкостью и газом: плотность и другие свойства фаз совпадают. Дальше вещество — сверхкритический флюид: высокая плотность при низкой вязкости, без мениска жидкость–пар.

Q: Что видно при нагреве при постоянном давлении?

Горизонталь на диаграмме — изобара. Слева направо при давлении ниже тройной точки твёрдое тело переходит сразу в газ (сублимация). Выше тройной точки пересекаются линия плавления, затем линия кипения.

Q: Почему на диаграмме нет переохлаждённой воды?

Показана только устойчивая равновесная фаза при данных T и P. Метастабильные состояния (переохлаждение, перегрев) возможны в опыте, но на стандартной равновесной диаграмме их не рисуют.

Схематическая диаграмма p–T: твёрдое тело, жидкость, газ и сверхкритический флюид; тройная и критическая точки.

О модели

Фазовая диаграмма чистого вещества на плоскости температура–давление показывает области устойчивости твёрдого тела, жидкости и газа. Наклон линий сосуществования задаёт уравнение Клапейрона dP/dT = ΔH/(T ΔV). В тройной точке три фазы сосуществуют; за критической точкой жидкость и газ неразличимы (сверхкритический флюид). Схема нормирована (T̂, P̂) и не копирует экспериментальную воду: кривые — ориентиры. Метастабильные состояния (переохлаждение, перегрев) не показаны. Ползунки двигают точку по плоскости и считывают фазу.

Для кого: 10–11 класс и общая физика / физхимия: фазы, тройная и критическая точки.

Ключевые понятия

фазовая диаграмма
тройная точка
критическая точка
кривая сосуществования
уравнение Клапейрона
фазовый переход
сверхкритический флюид
энергия Гиббса

Как это работает

Схематическая диаграмма давление–температура: области твёрдого тела, жидкости, газа и сверхкритического состояния разделены кривыми плавления, парообразования и сублимации, сходящимися в тройной точке. Пунктирные кривые — ориентиры; координаты T̂, P̂ нормированы для обучения и не соответствуют экспериментальным данным для воды. Ползунки двигают жёлтую точку и считывают фазу.

Основные формулы

Вдоль кривых сосуществования: химические потенциалы равны (µ₁ = µ₂)

Клапейрон: dP/dT = ΔS/ΔV на границе

Часто задаваемые вопросы

Почему линия плавления воды наклонена влево, а у большинства веществ — вправо?: Наклон в уравнении Клапейрона dP/dT = ΔH/(T ΔV) определяется знаком ΔV. У большинства веществ жидкость менее плотная, чем кристалл, ΔV > 0, наклон положительный. У воды лёд менее плотный, ΔV < 0, наклон отрицательный: рост давления понижает температуру плавления.
Что происходит в критической точке?: Исчезает различие между жидкостью и газом: плотность и другие свойства фаз совпадают. Дальше вещество — сверхкритический флюид: высокая плотность при низкой вязкости, без мениска жидкость–пар.
Что видно при нагреве при постоянном давлении?: Горизонталь на диаграмме — изобара. Слева направо при давлении ниже тройной точки твёрдое тело переходит сразу в газ (сублимация). Выше тройной точки пересекаются линия плавления, затем линия кипения.
Почему на диаграмме нет переохлаждённой воды?: Показана только устойчивая равновесная фаза при данных T и P. Метастабильные состояния (переохлаждение, перегрев) возможны в опыте, но на стандартной равновесной диаграмме их не рисуют.

Близкие темы рядом (в том числе из смежных разделов) — или все 46 в «Термодинамика».

Вся категория →

НовоеШкольные

Влажный пар на диаграмме T–s

Запустить симулятор

Двухфазная область воды на диаграмме T–s: кривые насыщения, горизонтальная изобара, степень сухости x и перегрев.

НовоеШкольные