Beschreibung von Isothermen und Isobaren im pVT-Zustandsdiagramm eines Einkomponentensystems

Wir wollen eine Aufgabe lösen zum Thema "Zustandsdiagramm eines

Einkomponentensystems" Zur Erinnerung: Um einen reinen Stoff eindeutig zu beschreiben, gibt man die Anzahl der Komponenten C an; die Anzahl der Phasen P und eine Reihe von intensiven Zustandsgrößen, nämlich genau F, die man nach der Gibbsschen Phasenregel errechnet. Alle Zustände eines Einkomponentensystems können im pVT-Phasendiagramm eingezeichnet werden. Man findet in diesem Zustandsdiagramm homogene

Bereiche (s;l;g) und heterogene

Bereiche(s/l;l/g;s/g). Diese Bereiche sind durch Binodalen (oder Binoden) voneinander abgetrennt. Es geht um das Phasendiagramm von Kohlendioxid. Wir sollen eine isotherme Kompression und

eine isobare Abkühlung in das Diagramm einzeichnen, jeweils ausgehend vom Standardzustand.

Der Standard Zustand (SAPT) ist definiert als 25°C und 1 bar. Wir können diesen leicht lokalisieren, indem wir den kritischen Punkt einzeichnen (bei

31°C und 73,8 bar) die Tripellinie einzeichnen (- 56,5 °C und 6,8

bar) uund 6,8 bar) und jetzt auf 25°C und 1 bar interpolieren. Der grüne Punkt entspricht dem Standardzustand. Wir bewegen uns jetzt isotherm (auf der roten Linie) "nach oben", d.h. zu kleineren Volumina und zu größeren Drücken. Die Isotherme hat zwei "Knicke", zwei Unstetigkeiten. An den Schnittpunkten der

Isotherme mit der Binodalen ergibt sich ein Knick. Innerhalb der Zweiphasenzone (grün gezeichnet)

verläuft die Isotherme horizontal, das bedeutet, die Kompression ist hier nicht nur isotherm, sie ist auch isobar. Dies ist nach dem Gibbsschen Phasengesetz auch zwingend erforderlich (P=2,C=1;F=1) Eine isobare isotherme Linie im Zweiphasenbereich heißt Konode (Verbindungslinie zwischen zwei Phasen im Gleichgewicht).

Wenn wir vom gleichen Ausgangszustand starten und isobar