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2015 | OriginalPaper | Chapter
15. Phasengleichgewichte bei Einkomponentensystemen
Authors : Günter Jakob Lauth, Jürgen Kowalczyk
Published in: Thermodynamik
Publisher: Springer Berlin Heidelberg
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Zusammenfassung
Bei Veränderung der Systembedingungen können alle Substanzen unterschiedliche Phasen durchlaufen. Abgesehen von verschiedenen Festkörperphasen, die sich durch die jeweilige Kristallstruktur unterscheiden, oder auch verschiedenen elektronischen Zuständen, zum Beispiel supraleitenden Zuständen, sind es vor allem die Phasen fest, flüssig und gasförmig, die auch Laien bekannt sind. Die Systembedingungen legen die Stabilitätsbereiche dieser Phasen fest, und der Übergang von einer Phase in die andere kann kinetisch gehemmt sein, wie wir es bereits bei der Besprechung der van der Waals-Gleichung gesehen haben.
In der Thermodynamik interessieren wir uns nur für die Gleichgewichtszustände, also auch im Fall der Phasengleichgewichte für diejenigen Zustände, die abhängig von den äußeren Bedingungen jeweils stabil sind, in denen das System somit vorliegen würde, wenn keinerlei kinetische Hemmungen existieren.
Wir beginnen mit den einfachsten Fällen und betrachten zunächst Einkomponentensysteme, das heißt Systeme, die aus nur einer reinen Substanz bestehen. Ein Beispiel für ein solches System ist Wasser–Eis, bei dem die feste Phase im Gleichgewicht mit der flüssigen steht, oder auch das System Wasser–Dampf, bei dem die Flüssigkeit im Gleichgewicht mit ihrem Dampf steht. Möglich ist auch das System fest–dampfförmig, bei dem der Feststoff im Gleichgewicht mit dem Dampf ist.
Bei der Behandlung dieser Systeme müssen wir uns zudem die Frage stellen: Wenn die Phasen nicht miteinander im Gleichgewicht sind, in welche Richtung läuft dann die jeweilige Reaktion ab?