硅酸盐耐火砖的热力学计算以及什么是相图和单元系统

硅酸盐耐火砖的热力学计算以及什么是相图和单元系统什么叫相图？什么叫相平衡？什么叫相律？相图一般是根据实验测得的热力学数据和物相绘成的一种简单而有效的描述系统的状态随温度、压力、组分的浓度等变数的变化而改变的关系图。由于实验条件往往与实际状况有一定的误差，因此研究利用自由焓曲线来推导相图也早已引起人们的重视，这种方法为制图提供了有效的补充资料。相平衡是研究物质在多项系统中相的平衡问题，即主要是研究多项系统的状态如何随温度、压力、组分的浓度等变数而改变的规律。在系统内部物理和化学性质相同而且完全均匀的一部分称为相，用P表示。组分(也称组元)是指系统中每一个可以单独分离出来，并能独立存在的化学纯物质，组分的数目叫组分数。独立组分是指足以表示形成平衡系统中各相组成所需要的最少数目的化学纯物质叫做独立组分，用C表示。在相平衡系统中可以独立改变的变量(如温度、压力或组分的浓度等)称为自由度，在这些变量中可以在一定范围内任意改变，而不致引起旧相消失或新相产生的数目叫做自由度数，以F表示。多相平衡系统中的相、组分和自由度之间的关系的规律叫相律。什么叫单元系统、一元系统、三元系统、四元系统?当只研究一种纯物质的系统状态如何随温度、压力的变化而改变时，这种系统即为单元系统。在单元系统中因独立组分数为因此，根据相律F=C-P+2=3-P，单相系统中平衡共存的相数最多不超过三个，在三相平衡共存时系统是无变量的。在一般情况下，系统中最少也有一相存在，所以单元系统的最大自由度是2。这两个独立变量是温度和压力。如果把这两个变量确定下来，系统的状态就可以完全确定。因此，可以用以温度和压力作坐标的状态图来表示单元系统的相图。二元系统是具有两个独立组分的系统。由于耐火材料属凝聚系统，可以不考虑压力的改变对系统相平衡的影响，因此其自由度F=2-P+1=3-P，即系统的最大自由度为2(温度与组成两个因素)。三元系统是含有三个独立组分的系统，耐火材料中的三元系统仍作凝聚系统，其F=C-P+1=4-P，三元凝聚系统中最多为四相平衡共存，最大自由度数为3。此时三个独立变量是：温度和三个组分中的任意两个组成。因此三元凝聚系统的相图应由三个独立变量构成立体图来描述，这样的立体图，在使用时很不方便，经常用的是它的投影图，四元凝聚系统是指含有四个独立组分的系统，其自由度F=5-P，也就是说有温度和三个组分，为四个独立变量。由于四元相图相当复杂，因此掌握它的人不多，其应用也就十分有限了。