2 ноября, 2012 
admin Дисперсность (или удельная поверхность) является самостоятельным термодинамическим параметром состояния системы, изменение которого вызывает изменение других равновесных свойств системы. Такую зависимость можно объяснить увеличением с ростом дисперсности доли вещества, находящегося в поверхностном слое, т. е. в коллоидном состоянии. Происходит переход вещества из одного состояния в другое, или из одной модификации в другую.
В качестве примера рассмотрим трехкомпонентную гетерогенную систему, в которой изменение дисперсности (удельной поверхности) приводит к изменению равновесного состава фаз. Представим двухфазную систему вода — бензол, в которой распределено ПАВ, значительная часть которого концентрируется на поверхности раздела фаз. Если эта система находится в высоком узком цилиндре, то межфазная поверхность будет небольшая, и количество адсорбированного на ней ПАВ будет также мало. Если содержимое из цилиндра перелить в кювету, межфазная поверхность значительно возрастает. Общее количество ПАВ на поверхности увеличится, а концентрация его в объемах фаз соответственно уменьшится. Такое изменение состояния системы происходит прн постоянстве объема, массы, температуры, давления, числа компонентов н фаз. Равновесие в системе изменится только вследствие изменения дисперсности (удельной поверхности). Если систему снова поместить в цилиндр, то она придет в первоначальное состояние.
Если пренебречь наличием межфазной поверхности, из правила фаз Гиббса (11.50) следует, что для рассмотренной системы при указанных условиях (К=3, Ф = 2, Т и р = const) число ■степеней свободы равно единице (F=). Это значит, что произвольно можно изменять только количество ПАВ в системе, остальные свойства при этом будут принимать соответствующие значения. При постоянном содержании ПАВ состояние системы фиксировано, что соответствует F = 0. Однако из приведенного примера следует, что при увеличении удельной поверхности распределение ПАВ в системе изменяется, а это означает, что система обладает дополнительной степенью свободы.
Таким образом, удельная поверхность, или дисперсность, выступает как интенсивный признак системы. Эту величину можно сравнить с концентрацией, например, вещества в коллоидном состоянии, т. е. с количеством поверхности, приходящим ся на единицу объема системы. Следовательно, поверхность (или коллоидное состояние вещества) выступает как бы в роли отдельного компонента. В дальнейшем будет показано, что с ростом дисперсности вещества увеличивается его растворимость. В этом случае можно провести аналогию с влиянием температуры и давления.
Подводя итог, можно сделать вывод, что дисперсность является самостоятельным и полноправным термодинамическим параметром системы, а для дисперсных систем правило фаз ■Гиббса принимает следующий вид:
F=K-~ Ф+3 (11.169)
Необходимо отметить, что в настоящем разделе рассматривается влияние дисперсности на термодинамические свойства однокомпонентных систем, что фактически означает влияние количества фазы на ее свойства. Этот вопрос не является тривиальным, так как в определенной мере противоречит самому понятию фазы, которое в термодинамике относится к макроскопическим, и поэтому свойства фазы не должны зависеть от ее количества. Однако именно потому, что дисперсная фаза представляется как отдельная фаза, несмотря на зависимость ее термодинамических свойств от дисперсности, к системе необходимо применять правило фаз Гиббса в виде выражения, учитывающего дисперсность как отдельный параметр [см. уравнение (11.169)].
Опубликовано в рубрике 