Page 10 - ИЗБРАННЫЕ_ТРУДЫ_МИРЗАДЖАНЗАДE Т2

Избранные труды А. Х. Мирзаджанзаде

Индивидуальные углеводороды могут находиться в виде пара (газа), жидкости и в
твердом состоянии. При некоторых определенных для данного вещества давлениях и тем-
пературах часть его может находиться в жидком (или твердом), а другая часть в газообраз-
ном состоянии.
Возможно равновесное состояние индивидуального вещества одновременно во всех
трех фазах. Чтобы судить о том, при изменении каких независимых переменных (или па-
раметров) возможно существование тех или иных фаз для индивидуального вещества (или
системы), находящегося в равновесном состоянии, пользуются правилом, которое выража-
ется уравнением
(1.1)
где — число компонентов; — число фаз; — число степеней свободы.
Под степенями свободы подразумеваются такие независимые переменные, как тем-
пература, давление и состав фаз. Для систем, находящихся одновременно в двух- и трех-
фазном состоянии, концентрация компонентов не является независимой переменной, хотя
концентрация в данной фазе является переменной правила фаз.
Индивидуальные вещества, находящиеся в трехфазном состоянии, не имеют степеней
свободы. Это состояние выражается инвариантной тройной точкой на соответствующей
диаграмме. Индивидуальные вещества, находящиеся в двухфазном состоянии (например,
пар и жидкость), имеют одну степень свободы. Для определения всех свойств фаз доста-
точно задаться одним лишь значением температуры. Следует отметить, что этим правилом
устанавливается только природа фаз, а не их соотношения.
Двухкомпонентные системы, находящиеся в двухфазном состоянии, имеют две степе-
ни свободы, т. е. состояние такой системы будет определяться температурой и давлением.
Для трехкомпонентной системы, существующей в виде двух фаз, число степеней сво-
боды увеличивается до трех. Состояние такой системы определяется температурой, давле-
нием и еще некоторым параметром, выражающим состав фаз, например, концентрацией
одного компонента в какой-либо фазе или отношением концентрации одного компонента к
концентрации другого в той же фазе.
Однако природный газ состоит из гораздо большего числа компонентов, а, следова-
тельно, для определения состояния системы требуется знание огромного числа, например,
концентраций компонентов в какой-либо фазе. Это требование исключает или делает весь-
ма неудобным применение правила фаз.
Соотношения фаз индивидуальных углеводородов в зависимости от давления, объ-
ема и температуры описываются на основании данных исследования пространственны-
ми кривыми в координатах . Но поскольку подобные графики сложны, предпочитают
пользоваться более простыми, выражающими зависимость давления от температуры для
некоторого постоянного удельного объема и давления от удельного объема для некоторой
постоянной температуры (рисунок 1.1).
Как видно из диаграмм, различие в фазах наблюдается не при всех температурах. При
некоторой температуре (определенной для каждого индивидуального углеводорода) данный
газ, как бы велико не было давление в системе, не может находиться в жидкой фазе. Такую
температуру и давление, соответствующее ей, называют критическими. На фазовых диаграм-

— 10 —