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Phasengleichgewichte

Phasengleichgewichte

Die Zustandsfunktionen können zur Beschreibung von Gleichgewichtszuständen dienen, die durch die äußeren, willkürlich wählbaren Zustandsgrößen (Zustandsvariablen) eindeutig festgelegt sind. Dabei werden Druck und Temperatur (thermische Zustandsvariablen), streng genommen auch die chemische Zusammensetzung eines Systems, vollständig bestimmt. Dies bedeutet, dass thermisches Gleichgewicht in der Regel auch chemisches Gleichgewicht bedingt.

Das thermische Gleichgewicht ist dadurch charakterisiert, dass es bei reversiblen Zustandsänderungen dauernd erhalten bleibt und dass die als Stabilitätsmaß eines abgeschlossenen Systems dienende Gesamtentropie einen Maximalwert besitzt. Daraus ergeben sich die Gleichgewichtsbedingungen für nicht-abgeschlossene Systeme, sowie für adiabatische bzw. isochore infinitesimale Zustandsänderungen und für weitere Kombinationen von Zustandsvariablen.

Praktisch wichtig sind jedoch in jedem Fall Gleichgewichtsbedingungen, bei denen entweder isotherme und isochore oder isotherme und isobare infinitesimale Zustandsänderungen die Gleichgewichtsbedingungen ergeben.

Im einfachsten Fall eines aus zwei Phasen bestehenden geschlossenen Einkomponentensystems, dessen Phasen durch die Indizes α und β unterschieden werden, ergibt sich für das Phasengleichgewicht:

( d G ) p , T = μ α d n α + μ β d n β = 0

Da für den Übergang eines Stoffes aus der einen Phase in die andere d n α = d n β gilt, ergibt sich somit

( μ α μ β ) d n β = 0

Im Gleichgewicht zwischen zwei koexistierenden Phasen eines reinen Stoffes gilt

μ α = μ β
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