Сильный нагрев твердого тела приводит к плавлению и переходу в жидкое состояние, а затем при испарении – в газ. Ряд твердых веществ может непосредственно из твердой фазы перейти в газообразное. Такой процесс называется сублимацией, или возгонкой.
Фазовые превращения определяются изменением температуры и давления. Для объяснения фазовых переходов используется диаграмма состояния, показанная на рис. 3, на которой дается зависимость между температурой фазового перехода и давлением в виде кривых испарения (КИ), плавления (КП) и сублимации (КС), разделяющих поле диаграммы на три области, соответствующие условиям существования твердой (ТТ), жидкой (Ж) и газообразной (Г) фаз. Кривые на диаграмме называются кривыми фазового равновесия. Каждая точка на них соответствует условиям равновесия двух сосуществующих фаз: КП – твердого тела и жидкости, КИ – жидкости и газа, КС – твердого тела и газа. Точка К – критическая точка.
Точка, в которой пересекаются все кривые и которая, следовательно, определяет условия ТТР и РТР одновременного равновесного состояния трех фаз, называется тройной точкой (mТР). Каждое вещество имеет только одну тройную точку.
Рис. 3. Диаграмма состояния фаз в системе твердое тело – жидкость – газ.
Диаграмма состояния позволяет судить, в каком состоянии находится вещество при определенных Р и Т, а также какие фазовые переходы могут протекать при том или ином процессе.
Рис. 4. Фазовые переходы в систе-
ме твердое тело – жидкость – газ.
Например (рис. 4): если вещество находится в точке 1, то при изотермическом сжатии оно проходит состояния жидкости и кристаллического (линия 1-2); если вещество находится в т. 3, то при изобарном нагреве (линия 3-4), оно проходит состояния: твердое - жидкое и газ.
Из диаграммы видно, что кривая испарения заканчивается в критической точке К. Благодаря этому возможен непрерывный переход вещества из жидкого состояния в газообразное и обратно в обход точки К (переход 5-6) без пересечения кривой испарения, т.е. такой переход не сопровождается фазовыми превращениями.
Таким образом, плавление однокомпонентного вещества происходит при постоянной для данного давления температуре плавления. Количество теплоты, необходимое для расплавления единицы массы твердого тела, называется удельной теплотой плавления (). При повышении давления для большинства веществ температура плавления повышается. При конденсации паров и кристаллизации т.е. при Т<TИСП и Т<ТПЛ, теплота выделяется из вещества. Диаграмма состояния в координатах температура-время при P=const такова (рис. 5).
Рис. 5. Термограмма состояния вещества.
Испарение и плавление твердых тел сопровождается поглощением теплоты испарения или плавления, затрачиваемой на преодоление связей между частицами и на отрыв частиц от поверхности кристаллов или жидкости.
.
Температуры плавления твердых тел и кипения жидкостей различны и объясняются разными энергиями связей между атомами и молекулами веществ.
Рассмотренные физические свойства веществ учитываются при разработке, выборе и оценке эффективности огнетушащих средств и материалов.
