ФА́ЗОВОЕ РАВНОВЕ́СИЕ

ФА́ЗОВОЕ РАВНОВЕ́СИЕ (ге­те­ро­ген­ное рав­но­ве­сие), со­стоя­ние тер­мо­ди­на­ми­че­ско­го рав­но­ве­сия ме­ж­ду не­ко­то­ры­ми или все­ми фа­за­ми ге­те­ро­ген­ной сис­те­мы. При­ме­ры сис­тем, в ко­то­рых воз­мож­ны Ф. р.: во­да и во­дя­ной пар (рав­но­ве­сие жид­кость – пар), две жид­ко­сти с ог­ра­ни­чен­ной обо­юд­ной рас­тво­ри­мо­стью (рав­но­ве­сие жид­кость – жид­кость), на­сы­щен­ный рас­твор со­ли с из­быт­ком твёр­дой со­ли (рав­но­ве­сие жид­кость – твёр­дое ве­ще­ст­во). Со­глас­но кри­те­рию рав­но­ве­сия (об­щие ус­ло­вия рав­но­ве­сия), сфор­му­ли­ро­ван­но­му Дж. У. Гиб­бсом, сис­те­ма на­хо­дит­ся в со­стоя­нии Ф. р., ес­ли её эн­тро­пия $S$ при всех воз­мож­ных из­ме­не­ни­ях па­ра­мет­ров со­стоя­ния, со­вмес­ти­мых с ус­ло­вия­ми по­сто­ян­ст­ва энер­гии UU, объ­ё­ма $V$ и ко­ли­че­ст­ва ве­ще­ст­ва $n$ всех ком­по­нен­тов, ос­та­ёт­ся по­сто­ян­ной или умень­ша­ет­ся: $δS_{U, V, n_1,...,n_k} \leqslant 0$ Т. е. в со­стоя­нии Ф. р. при фик­си­ро­ван­ных ука­зан­ных вы­ше ес­те­ст­вен­ных пе­ре­мен­ных эн­тро­пия дос­ти­га­ет мак­си­му­ма. Для фор­му­ли­ров­ки об­щих ус­ло­вий Ф. р. по­ми­мо эн­тро­пии ис­поль­зу­ют и др. ха­рак­те­ри­стич. функ­ции (внут­рен­нюю энер­гию $U$, эн­таль­пию $H$, Гельм­голь­ца энер­гию $F$, Гиб­бса энер­гию $G$), ко­то­рые в со­стоя­нии рав­но­ве­сия дос­ти­га­ют ми­ни­му­ма при по­сто­ян­ст­ве их ес­те­ст­вен­ных пе­ре­мен­ных.

Из об­ще­го ус­ло­вия тер­мо­ди­на­мич. рав­но­ве­сия мож­но по­лу­чить ча­ст­ные ус­ло­вия Ф. р., ко­то­рые ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся при ре­ше­нии при­клад­ных за­дач. Со­глас­но ча­ст­ным ус­ло­ви­ям Ф. р., мно­го­фаз­ная сис­те­ма на­хо­дит­ся в со­стоя­нии тер­мо­ди­на­мич. рав­но­ве­сия, ес­ли для всех фаз сис­те­мы со­блю­да­ют­ся ра­вен­ст­ва темп-ры, дав­ле­ния и хи­мич. по­тен­циа­лов ка­ж­до­го из ком­по­нен­тов (ес­ли мож­но пре­неб­речь влия­ни­ем внеш­них си­ло­вых по­лей и по­верх­но­ст­ных яв­ле­ний, а так­же в сис­те­ме от­сут­ст­ву­ют хи­мич. пре­вра­ще­ния).

Для на­гляд­но­го гра­фич. пред­став­ле­ния Ф. р. ис­поль­зу­ют диа­грам­мы фа­зо­вые. Вы­де­ля­ют ста­биль­ные (аб­со­лют­ный ус­лов­ный мак­си­мум эн­тро­пии) и ме­та­ста­биль­ные (от­но­сит. ус­лов­ный мак­си­мум эн­тро­пии) рав­но­вес­ные со­стоя­ния. При­мер ме­та­ста­биль­но­го Ф. р.: рав­но­ве­сие ме­ж­ду пе­ре­ох­ла­ж­дён­ной жид­ко­стью и па­ром. Ус­ло­вия Ф. р. (темп-ра, дав­ле­ние, хи­мич. со­став фаз) мо­гут быть оп­ре­де­ле­ны экс­пе­ри­мен­таль­но или рас­счи­та­ны ис­хо­дя из све­де­ний об од­ной из ха­рак­те­ри­стич. функ­ций ($S$, $U$, $H$, $F$, $G$) ка­ж­дой из фаз. Све­де­ния о Ф. р. при­ме­ня­ют­ся при про­ек­ти­ро­ва­нии тех­но­ло­гич. про­цес­сов (напр., при рек­ти­фи­ка­ции, экс­трак­ции, дроб­ной кри­стал­ли­за­ции).