Warning: include(../../../head.php): failed to open stream: No such file or directory in /usr/local/www/lisans/dersler/fiziksel_kimya_ii/UcBilesenliSistemlerdeFazDigaramlari.php on line 4

Warning: include(): Failed opening '../../../head.php' for inclusion (include_path='.:/usr/local/share/pear') in /usr/local/www/lisans/dersler/fiziksel_kimya_ii/UcBilesenliSistemlerdeFazDigaramlari.php on line 4
Taner TANRISEVER Ana Sayfasi
Warning: include(menu.php): failed to open stream: No such file or directory in /usr/local/www/lisans/dersler/fiziksel_kimya_ii/UcBilesenliSistemlerdeFazDigaramlari.php on line 19

Warning: include(): Failed opening 'menu.php' for inclusion (include_path='.:/usr/local/share/pear') in /usr/local/www/lisans/dersler/fiziksel_kimya_ii/UcBilesenliSistemlerdeFazDigaramlari.php on line 19

Üç Bileşenli Sistemlerde Sabit Basınç ve Sıcaklıktaki Faz Diyagramları

Gibbs Fazlar Kuralı eşitliği

\rm F = 2 + C-P

olduğundan homojen 3 bileşenli bir sistem için

\rm F = 2 + C-P
\rm F = 2 + (3)-P = 5-P

yazılabilir. Sıcaklık ve basınç değişkenleri sabitse,

\rm F = 3-P

yazılabilir. İki fazlı bir üç bileşenli sistem için F=1 olacaktır. Bunun anlamı bir bileşenin miktarının değiştirilmesi veya bilinmesi ile diğer iki fazın miktarı veya bileşimi bilinebilir demektir.

Eğer faz sayısı 3 ise F=0 olur. Bu faz diyagramında tek bir noktaya karşı gelir.

Bu tür sistemlerin sabit basınç ve sıcaklıktaki faz diyagramlarını çizmek için üçgensel koordinat sistemi kullanılır. Bu tür sistemlere örnek olarak Şekil 1 deki faz diyagram örneği verilebilir.


Şekil 1 : Sabit sıcaklık ve basınçta, A, B ve C bileşenlerinden oluşan Üç bileşenli bir sistemin faz diyagramı.


Şekil 2 : 1 bar ve 25 \rm ^oC de, su, benzen ve metanolün faz diyagramı.

Şekil 1 de yer alan grafik üzerindeki alanlar ve noktalar :

  • Sarı renkli olarak görülen alanda A,B ve C maddeleri tek bir faz oluşturmaktadır (P=1). Yeşil renkli olarak görülen alanda ise A,B ve C maddeleri iki faz oluşturmaktadır (P=2).

  • (i) noktasında (A,B,C) mol kesirleri (0.9,0.1,0.0) dır. A ve B doğrusu saf A içine B eklenerek elde edilmiştir. Saf A içine çok az B eklendiğinde A içinde B çözünmüştür. Bu nedenle sistem tek fazlıdır. Ancak B nin mol kesri 0.1 olduğunda kritik bir eşiğe ulaşılmıştır. \rm \chi _B > 0.1 olduğunda sistem 2 fazlı olmuştur. Bu durumda A fazı B ye doymuştur. Ayrılan B fazıda A ya doymuştur. A içine B eklenmeye devam edilirse (ii) noktasına ulaşılır. Daha fazla B eklenirse sistemdeki A fazı tamamen B fazında çözünerek sistem yeniden tek fazlı hale gelecektir ( yaklaşık \rm \chi _B > 0.95 )

  • (iii) noktasında sistem iki fazlıdır. Bu noktada (A,B,C) mol kesirleri (0.5, 0.2, 0.3) tür. (iv) noktası ise kritik bir noktadır. Bu noktada (A,B,C) mol kesirleri (0.1, 0.6, 0.3) tür.

  • (v) noktası A, B ve C türlerinin birbiri içinde maksimum şekilde çözünerek tek faz oluşturabildikleri bir nokta olup bu noktada (A,B,C) mol kesirleri (0.3, 0.2, 0.5) tir.

  • (vi) noktasında sistem tek fazlıdır ve bu noktada (A,B,C) mol kesirleri (0.2, 0.2, 0.6) dır.

Şekil 2 de ise, Şekil 1 dekine benzer 1.0 bar ve 25 \rm ^oC de elde edilmiş su, benzen ve metanol sisteminin faz diyagramı görülmektedir.

Şekil 2 den de kolayca görüleceği gibi su-metanol ve benzen-metanol her oranda birbiri içinde çözünebilmektedir. Ancak su benzende veya benzende su hemen hemen hiç çözünmemektedir.

Bu 3 tür tek faz oluşturarak birbiri içinde maksimum çözünebildikleri oran (Su, Benzen, Metanol) yaklaşık olarak (0.37, 0.2, 0.43) civarında olduğu grafikten görülmektedir.


 

Kaynaklar

  • Binous H., Bellagi A., Calculation of ternary liquid-liquid equilibrium data using arc-length continuation, Engineering Reports, V3(2), 2020, https://doi.org/10.1002/eng2.12296 .