300

A    r ). (Uimm :t«u

KW rmhni v>. o ty un rws w:

3CO    10 RÓWNOWAGI CHEMICZNE I RÓWNOWAGI FAZOWE

W układach materialnych mogą zachodzić dwojakiego rodzaju przemiany. Jedne z nich polegają na znikaniu jednej z faz. a powstawaniu na jej miejsce innej w laki sposób, że w układzie nic zachodzi żadna reakcja chemiczna, nic znika żadna z obecnych w nim substancji ani mc powstaje żadna nowa Obserwuje się natomiast zmiany sianu skupienia lub zmiany struktuiy. Są to przemiany fazowe. Przykładami takich przemian są: parowanie cieczy, sublimacja ciała stałego, przemiana jednej odmiany po-limofticznej w drugą (np. przemiana siarki rombowej w jednoskośną lub cyny białej w szarą).

Drugi rotlzaj przemian wiąże się z powstawaniem jednych i znikaniem innych substancji. Są to przemiany (reakcje) chemiczne. Mogą one przebiegać z udziałem substancji zawartych tylko w jednej fazie, np hydroliza soli w roztworze wodnym, lub z udziałem substancji zawaitych w kilku fazach, np. spalanie węgla zachodzące pizy udziale fazy stałej (węgiel) oraz. fazy gazowej (powietrze). Wspólną cechą przemian fazowych oraz przemian chemicznych jest to, że towarzyszą im zawsze określone efekty cieplne Parowanie wody połączone jest z pochłanianiem ciepła, krzepnięcie stopionego metalu — z wydzielaniem ciepła. Podobnie rozkład węglanu wapnia w wysokiej temperaturze jest procesem endotcrmicznym. a łączenie się żelaza z siarką — egzotermicznym.

10.2. ENTALPIA SWOBODNA UKŁADU I PRAWO DZIAŁANIA MAS

Zaznajomienie Czytelnika z podstawowymi prawami rządzącymi przemianami fazowymi oraz przemianami chemicznymi będzie nieco łatwiejsze, jeżeli uprzednio przedyskutujemy następujący przykład. Wyobraźmy sobie kulę. umieszczoną na stoku górskim, np w pozycji I zaznaczonej schematycznie na rys. 10.la. Pozostawiona sobie samej, kula stacza się po pochyłości, zamieniając stopniowo swą energię potencjalną na energię kinetyczną. Knergia kinetyczna z kolei zużywa się na wykonanie pracy mechanicznej (kula zostawia ślad w miękkiej glebie, łamie pędy roślin itp ). która ostatecznie zamienia się w ciepło. Kula kończy swój bieg. zatrzymując się na dnie doliny (pozycja 2 na rys. 10. la) w pozycji takiej, że przy danym ukształtowaniu terenu nic może się już. potoczyć dalej do miejsc położonych jeszcze niżej. Kula staczając się osiągnęła najmniejszą energie potencjalną, jaką w danych warunkach mogła osiągnąć Przy innym, bardziej dogodnym ukształtowaniu teicnu mogłaby ona oczywiście osiągnąć energię potencjalną jeszcze niższą. Możemy stwierdzić, że układ mechaniczny, jaki stanowi kula wraz ze stokiem górskim, zmierza do osiągnięcia minimum enetgii potencjalnej, oczywiście mi nimurn takiego, które w danych warunkach jest możliwe do osiągnięcia. Po osiągnięciu minimum energii potencjalnej kula znalazła się w pozycji, w której może pozostawać przez dowolnie długi czas. Taki stan nazywamy stanem równowagi

Od rzeczywistego stanu równowagi, odpowiadającego kuli w położeniu 2. należy udrożnić stan pozornej równowagi, w jakim by się kula znalazła, gdyby staczając się po stoku napotkała teren bagnisty, który całkowicie zahamowałby jej bieg. Kulu zostałaby unieruchomiona i mogłaby w tym stanie pizebywać przez pewien, nawet dość długi.