9.4. Основное уравнение термодинамики поверхностной фазы как открытой системы

Следуя работе [1], выведем основное уравнение термодинамики для поверхностной

фазы, считая её открытой системой. Для этого основное уравнение термодинамики для

поверхностной фазы как закрытой системы (9.2)

(9.7)

перепишем так

(9.8)

Производя дифференцирование в (9.8), получим

(9.9)

Равновесное состояние поверхностной фазы не должно зависеть от площади её поверхности , а только от абсолютной температуры . Следовательно, множитель в (9.9) перед должен обратиться в нуль. Это возможно, когда . Учитывая, что для однокомпонентной поверхностной фазы и полагая , получим основное уравнение термодинамики для однокомпонентной поверхностной фазы как открытой системы [37]

(9.10)

9.5. Уравнение состояния поверхностной системы

Из (9.3) и следует, что

(9.11) Дифференцируя уравнение (9.11), получим

(9.12)

Учитывая (9.10), получим следующее уравнение

(9.13) Это уравнение и является уравнением состояния однокомпонентной равновесной поверхностной фазы, записанным в неявной форме [37]. Согласно сказанному в части 1 оно в то же время является и уравнением одного единственного равновесного процесса (процесса

изменения числа частиц с изменением температуры), который можно осуществить в

поверхностной фазе. Интегрируя это уравнение, получим уравнение состояния для поверхностной фазы в его обычной явной форме

(9.14) где - минимальная температура, при которой образуется равновесная двухфазная объёмная система, a - значение коэффициента межфазного натяжения при этой температуре.

9.6. Условия равновесия двухфазной однокомпонентной объёмной системы с учётом межфазного натяжения

Двухфазная объёмная однокомпонентная равновесная система с учётом межфазного натяжения представляет собой на самом деле трёхфазную систему: две объёмные фазы и одну поверхностную. Тогда условия равновесия этих трёх фаз с учётом того, что все они являются открытыми системами, запишутся так

(9.15)

где - температура в поверхностной фазе.