Videonun mp4 versiyonunu indirmek için tıklayınız...
Takip eden içerik özel bir lisans altında sağlanmaktadır.Sizin desteğiniz MIT’nin yüksek kalitede eğitim malzemesi sağlamaya devam etmesini sağlayacaktır. Bir bağışta bulunmak veya MIT’nin yüzlerce açık kurs materyalini görmek için http://ocw.mit.edu sitesini ziyaret ediniz
18.DERS
0.21bugün yeni bir konuya başlamak istiyorum..bu faz dengeleri..son günlerde kimyasal dengeleri incelediniz , maddelerin kimyasal yapılarını değiştirdiklerinde ne olduğuyla , bir kimyasal reaksiyonda dengenin nerede bulunduğuyla ,denge sabitlerini hesaplanmasıyla vs ile ilgilendiniz..şimdi sıra faz dengelerine geldi ..bu biraz daha farklı …yine elinizde bir halden diğerine değişen bir çok molekül var ama burada bunların molekül yapıları değil içinde oldukları hal değişiyor, katıdan sıvıya.. sıvıdan da gaza ..dolayısıyla bunun incelemesi de farklı .. ve elde edilen sonuçlar da kimyasal reaksiyonlardakinden daha farklı..
1.07 dolayısıyla işe tek bileşenli sistemlerin faz dengelerini inceleyerek başlayalım ..1.16
1.25 bir başka deyişle işe tek bir madde ile başlayacağız ve onun nasıl katı halden sıvıya, sıvıdan da gaz haline geçtiğine bakacağız..buradan çıkarak çok bileşenli sistemlerde ne olduğunu araştıracağız ve çözünürlük ve sıvı karışımlar gibi hususlardan bahsedeceğiz, ve karışımdaki bileşenlerin ne tip değişimlere uğradıklarını göreceğiz .Peki buradan başlıyalım..elimizde iki tane faz dengede olsun..1.53
1.58 bu buz ile su arasında olabilir ..2.02
2.06 burada ufak bir buz kübü olsun ..su yüzünde yüzüyor ..bu durumda elinizde ….katı….ve sıvı var.. bunlar denge halinde olabilirler..bu belli bir ve sıcaklık altında olur ..veya ..elinizde sıvı ile gaz dengesi olabilir..kabın üstüne bir kapak koyalım..bu da belli bir basınç ve sıcaklık altında olsun ..tabanda sıvı var ..tepede de gaz ..
2.56 dolayısıyla sıvı ve gaz fazları arasında bir denge olacaktır ..ve bazı durumlarda da katı ve gaz fazları arasında bir denge olabilir ..ve bu denge basınca bağlıdır ..
3.23 burada tabanda ufak bir miktar katı madde var ve bu üzerindeki gaz fazı ile dengede ..pekala farklı fazların dengede olup olmadıklarını anlamak için hangi değere bakmamız gerekir veya dengede değilseler olayların hangi yöne gideceğini .. örneğin buzunmu çözünüp suya dönüşeceğini veya suyun donup buz olacağını bize hangi değer söyler ? kimin bir tahmini var ..
3.54 bir ipucu vereyim ..basınç ve sıcaklığı belirtiyoruz …
4.02 gerçekten kimse bilmiyormu ? ..gördüğünüz değerler içinde her şeyi belirleyebileceğiniz olan hangisiydi? ..Evet Gibbs serbest enerjisi bize her şeyi söyleyecek ..4.16
4.25 burada kimyasal potansiyel yani mol başına olan Gibbs serbest enerjisi tartışmasını hatırlayalım..4.33
4.43 sadece bir tane bileşen olduğundan burada sadece n var .farklı bileşenleri farklı mol sayıları yok .bu hususu da ilerde göreceğiz .. burada da farklı fazlardaki kimyasal potansiyel değeri bize her şeyi söyleyecek .. denge halinin manası kimyasal potansiyelin her yerde aynı olmasıdır .. aynı değilse örneğin buradaki katı fazın kimyasal potansiyeli daha düşükse gaz fazındaki moleküllerin katı faza girmesini hiçbir şey durduramaz ..olacak olan şey budur ..5.22
5.24 eğer suyun kimyasal potansiyeli buzun kimyasal potansiyelinden daha düşükse buz eriyecektir ..çünkü moleküller mümkün olan en düşük ve erişebilir kimyasal potansiyele sahip olmak isterler ..işte sıvı burada duruyor erişime açık ..buz eriyince elimizde sadece su kalacak ..5.46
5.49 dolayısıyla buradaki ana nokta denge durumunda kimyasal potansiyelin her yerde aynı olmasıdır …heryerde den kasıt dengede olan tüm fazlarda …6.21
6.23 eğer ikiden çok faz mevcutsa m’nün her fazda aynı olması gerekir ..eğer değilse moleküller daha düşük kimyasal potansiyele sahip olan faza geçerler ..yazıyla moleküller daha düşük kimyasal potansiyele sahip olan faza geçerler..bu husus faz dengesini incelerken her şeyi açıklayacak ..peki ne olacak önce su buz dengesini göz önüne alalım..tabi..burada katının m değeri sıvının m değerine eşit ..su için bu sıfır santigratta ve 1 bar basınç altında söz konusu .. tabi bu denge basınca çok bağlıdır bu 1 bardaki değerde .. su ve buz dengede olup birlikte mevcut olurlar ..7.49
8.02 peki bir miktar buzlu su alıp veya buz dolabından bir miktar buz alıp üzerine biraz su koyarsak ne olur ..gördüğünüz üzere bunlar bir arada kalırlar .. halbuki basınç 1 bar olmayıp sıcaklıkta 0 santigrat değildir .. belki basınç 1 bardan düşük sıcaklıkta oda sıcaklığıdır … tüm bunlar bize bunların dengede olmadığınımı gösterir ..peki ne olur ?8.29
8.30 tabi buz erir .ve bu belli bir süre alır.. bu bize olayların kinetiği hakkında bilgi vermez .. buzun yüzeyinden itibaren erimesi belli bir süre alır .. yani iki fazın bir arada mevcut olması bu iki fazın denge halinde olduğunu göstermez denge haline erişilmesi bir süreç alır ..8.51
8.57 peki belli bir sıcaklık basınç altında m(katı) m(sıvı)dan büyükse ne olur?.. bu durumda olay hangi yöne gider ve ne olur ?...9.17
9.22bunu bulabilmeniz lazım..tabi.. buz erir dimi…sıvı suyun kimyasal potansiyeli daha düşük dolayısıyla moleküller bu fazda bulunmak isteyecekler .. eğer m(katı) m(sıvı)dan daha küçükse bu durumda da su donacaktır ..tüm bu davranışları bir faz diyagramında özetleyebiliriz ..9.57
10.06 bir faz diyagramı bize tüm basınç ve sıcaklıklarda dengede hangi fazın veya hangi fazların mevcut olduğunu gösterir ..tipik bir faz diyagramı şuna benzer ..burada katı burada sıvı burada da gaz fazları var ..şimdi burada ne olduğuna bakalım..çok düşük sıcaklıklara gidersek ne olur madde çok düşük sıcaklıklarda hangi fazdadır .. katı değilmi.. her şey donmuş halde ..bunu şöyle çizmen daha doğru ..düşük sıcaklıklarda genelde yüksek basınç vardır …bir şeyi çok kuvvetli bir şekilde sıkıştırırsanız bu katı hale gitmeye çalışır..şimdide maddeyi ısıtalım ..basınca bağlı olarak sıvı faza girersiniz tabi çok yüksek sıcaklıklarda gaz fazı olacağı kesin ..olacak olan şey bu.. şimdide basıncı değiştirirsek..diyelimki çok yüksek sıcaklıktanız ve sadece gaz mevcut ..büyük bir kap içinde .. şimdi de bunu sıkıştırmaya başlayalım ..dolayısıyla sabit sıcaklıkta gaza gittikçe artan basınç uyguluyorsunuz .. peki ne olacak?..faz diyagramını unutun ne olacağını biliyorsunuz ..sıkıştırmaya devam ediyorsunuz sonunda ne olacak? ..11.45
11.52 bundan not almayacaksınız konuşun tamamen yanlış olsanız bile hiçbir şey olmayacak..doğru sıvılaşacak ..bu aynen le Chatelier prensibi ..sıvı daha az hacım kaplar ve yoğunluğu daha fazladır ..dolayısıyla basıncı artırdıkça madde gaz fazından sıvı faza geçmek ister ..evet ..öğrenci sesi “peki suda ne oluyor ?.. şey normal suda ve normal basınçta gaz ile sıvı ile gazı ortak mevcudiyeti söz konusudur ..diyelim ki siz kaynama noktasındasınız ..ve hepiniz biliyorsunuz ki bu nokta gaz –sıvı eğrisinin üstündeki bir yerde …peki bu sıcaklığı sabit tutarsak kaynama noktasında --ki bunu kolaylıkla yapabilirsiniz –biliyorsunuz su kaynar altta su üstte buhar olur ve de sıkıştırabileceğiz bir hacım var ..peki sıkıştırmaya başlayınca ne olur .. temel olarak gazın kapladığı hacım kadar sıkıştırabilirsiniz ..ve elinizde tamamen sıvı kalır ..eğer sıkıştırmaya devam eder ısı vermeyi de sürdürürseniz olacak olan şey sıvı kaynama noktasından daha fazla ısınır ..normal olarak atmosferik basınç altında bu olmaz çünkü sıvı kaynar ve daha fazla ısınmak yerine moleküller sıvı fazı terk ederek gaz fazına geçer..kısa basıncı artırınca olacak şey şu .. tüm gazın sıvılaşması ..tabi bunun akside söz konusudur eğer hacımın artmasına izin verir genleşmeye devam edersek..tüm sıvı buharlaşır ve elimizde 100 santigratta olan gaz kalır ..isterseniz daha fazla da ısıtabilirsiniz değişen bir şey olmaz..
13.54 başka bir deyişle basıncı değiştirirseniz ve bunu sınıfta veya mutfağınızda yapmaya kalkarsanız bu faz diyagramındaki sonuçları bulursunuz..dolayısıyla buna yoğunlaşalım..kaynamadan bahsettik bu, bu çizgi boyunca olan şeydi ..bu çizgi ve tüm bu çizgiler --ki biraz sonra açıklayacağız -- “ birlikte mevcut olma “ eğrileridir..bunun anlamı bu iki faz arasında denge olmasıdır ..bunlar denge içinde birlikte mevcut haldedirler ..bu örneğin su için 100 derece ve 1 bar altında olur .. ancak bunun olduğu yegane yer burası değildir bu olay bu eğri üzerindeki her noktada farklı basınç ve sıcaklıklarda meydana gelebilir … basıncı değiştirdiğinizde hepiniz kaynama noktasının değiştiğine aşina olmalısınız.. örneğin Denver gibi yüksek bölgelerdeki kaynama noktası massacusets gibi deniz seviyesideki bir bölgeninki ile aynı değildir çünkü yüksek bölgelerdeki basınç daha küçüktür ..
15.06 pekala .. diğerlerine bakalım bu katıdan sıvıya gidiyor dolayısıyla burada erime söz konusu ..ve katı gaz dengesi de var ki buda sublimleşme …. Ve bu son nokta kritik nokta diye bilinir .. burada tek bir nokta var ki bu üç fazda denge halinde .. bu noktaya da üçlü nokta denir .. şimdi çeşitli durumlara bakalım .. örneğin erime çizgine bakalım bu su için buzdan suya değişimi gösterir yani katı sıvıya döner ..erime.. burada belli sıcaklık ve basınç altındaki m(katı) eşittir aynı sıcaklık ve basınç altındaki m(sıvı) ..şimdi biraz geri çekilipte buna matematiksel olarak bakarsak burada bir denklem var ve iki tane de serbest değişken var sıcaklık ve basınç ..bu denklem onlara bir sınırlama getirir ..dolayısıyla her eğri boyunca çok sayıda çözüm var ..başka bir deyişe bu denklemde iki tane bilinmeyen vardır ..sıcaklık ve basınç ..dolayısıyla çözüm bir çizgi veya eğridir ..veya başka bir ifadeyle beraberce mevcut olma çizgisi basıncı sıcaklık veya sıcaklığı basınç cinsinde bulabiliriz ..ve işi kısa bir süre sonra yapacağız ..
17.23 şimdi de eğer bu bölgelerden birindeysek ..burada herhangi bir eşitlik veya sınırlama yok .. burada farklı kimyasal potansiyellerin birbirine eşit olması söz konusu değil .. tam burada ise kimyasal denge halinde olan üç tane fazımız var katı , sıvı ve gaz ..buna da bir bakalım.. üçlü noktada m (katı)= m (sıvı) = m(gaz) ..burada ise iki bilinmeyenimiz var sıcaklık ve basınç ancak iki tane de denklemimiz var .. bunun anlamı sadece bir tane çözümün olduğu ki faz diyagramı da bunu gösteriyor ..burada üçlü nokta basıncı ve üçlü nokta sıcaklığını veren tek bir çözüm var ..kısaca bunun sadece tek bir çözümü var ..18.38
18.45 eğer herhangi bir noktada kaç tane serbestlik derecesi veya kaç tane serbest değişkenimiz olduğunu şöyle buluruz ..F=3-P ..bu serbesti derecesi veya bağımsız değişkenlerin sayısını bu da dengedeki faz sayısını göstermektedir ..peki bu bize ne söylüyor ?..eğer elimizde diagramdaki katı, sıvı veya gaz bölgelerinde olduğu gibi tek bir faz varsa ..bu bire eşit ve elimizde iki tane bağımsız denklem var ki biz zaten bunu böyle olduğunu biliyoruz.. başka bir deyişle bu bölgelerde sıcaklık ve basınç hiçbir sınırlama olmadan değiştirilebilir ..eğer bu birlikte mevcut olma eğrilerinde birindeysem iki faz dengededir …dolayısıyla sadece bir tane değişken serbestçe değiştirilebilir..eğer birlikte mevcut olma eğrisinin üstünde isek .. diyelim ki elimizde sıvı gaz dengesi var yani sistem kaynamakta ..burada basıncı biraz değiştirebiliriz ..tabi dengeyide muhafaza etmem gerek dolayısıyla basıncı değiştirdiğimizde birlikte mevcut olma eğrisi üzerinde kalmak için sıcaklığı da değiştirmem gerekmekte ..aksi takdirde her şey ya sıvı yada gaz fazına geçer ..çünkü bu değişkenlerden birini değiştirir diğerini değiştirmeseniz birlikte mevcut olma eğrisinden çıkarsınız ..başka bir deyişle burada bir sınırlama var ..dolayısıyla ancak değişkenlerde biri serbestçe değişir .. eğer üçlü noktada iseniz hiçbir serbestlik dereceniz yoktur, hiçbir şey değiştirilemez ve sadece bir tane üçlü nokta vardır ..
20.57 şimdi de bu diyagramın yapısının neden böyle olduğunu araştıralım .. neden bazı eğrilerin eğimi diğerlerinden daha diktir ..faz dengelerini son derece basit bir şekilde niceliksel olarak açıklamak mümkündür .. 21.22 yazıyla P(T) veya T(P) değerlerinin anlaşılması…
21.35 başka bir deyişle bu birlikte mevcut olma eğrilerinin herhangi biri üzerinde P veya T’nin birbirleri göre nasıl değiştiklerini bulabilirmiyiz?.. yani faz diyagramlarının niceliksel özelliklerini anlayabilirmiyiz …ileride göreceğimiz gibi birlikte mevcut olma sırasında dP/dT oranı bulabiliriz..buradaki amacımızda bu tip bir niceliksel bir görüntü elde etmek zaten …22.10
22.15 şimdide katı gaz çizgisinin üzerinde olalım ..burada bir T değeri alalım ve T + dT değerine gidelim ..tabi basınçta p+dp kadar değişir ..22.38
22.44 pekala ..şimdi bunun üzerinden geçelim ..elimizde iki tane faz olsun a ve b ..katı, sıvı veya gaz..yazıyla iki faz a ve b ..katı sıvı gaz … bu beraberce mevcut olabilme eğrisi üzerinde kalmanın ana kuralı kimyasal potansiyellerin eşit olmalarıdır ..denge durumunda ma= mb…
23.25 pekala ..
23.43 şimdi beraberce mevcut olabilme eğrisi üzerinde kalarak şartları biraz değiştirelim.. ma (T,p) = mb(T,p) ..şimdi de sıcaklık T’den T+dT ve basınçta p’den p+dp’ye değişsin ..ancak biz beraberce mevcut olabilme eğrisi üzerinde kaldığımızdan yeni sıcaklık ve basınçlarda ma ve mb halen birbirine eşittir …dolayısıyla ma(sıvı) değeri ma +dma’ya gidecek tabi mb da mb +dmb’ya değişecektir ..ancak başlangıçta ma ve mb birbirine eşitti .. bu yeni değerlerde beraberce mevcut olabilme eğrisi üzerinde kaldığımızı söylediğimize göre birbirine eşit olmalılar …buna göre dma = dmb olur ..hatırlarsanız dm= dmol başına olan G değeriydi ..G için olan temel denklem eksi mol başına olan S değeri dT + ve mol başına olan hacım dp dir …dolayısıyla bu eşitlik bize olduğunu söylemekte ..burada temel denklemleri faz değişimlere uygulamaktayız .. m deki değişikler eşit olduğundan bu değişiklikler de eşit ..bunu düzenlersek olur.. buradan anında dp/dT türevi elde edilir..26.31
26.45 dolayısıyla beraberce mevcut olabilme eğrisi üzerinde dp/dT= olur bunu a’dan b’ya giderken DS/DV olarak ta ifade edebiliriz ..
27.18 harika ..elimizde bu beraberce mevcut olabilme eğrilerinin eğimi tahmin etmemize yarayan bir sonuç var ..buna bakmak büyük kolaylık sağlar ..bunun yanı sıra bu ifadeyi başka bir şekilde ifade etmemizde mümkün.. bu büyük avantaj sağlayabilir..tabi G=H-TS idi.. ma =mb veya dma =dmb şartlarını kullanırsak bulunur ..bunu düzenlerse k olur ..burada DS yerine DH/T alabiliriz .. beraberce mevcut olabilme eğrisi üzerinde dp/dT =DH/TDV olur ..28.55
29.00 bu ifadeye Clapeyron denklemi denir ..bunlar her zaman geçerli çünkü daha bir varsayım yapmadık ..daha sonra gaz fazını incelerken bazı varsayımlar yapacağız ideal gazların denklemini kullanarak bu DV değerini epey basitleştireceğiz ..Ama şimdilik bunlar kesin…
Pekala bakalım bu bize ne diyor .. faz diyagramının farklı parçalarına bakalım 29.37….29.42 bakalım ne çıkarabileceğiz?
29.56 biz en azından faz diyagramını niteliksel olarak çıkarabilmeliyiz ..bu ifadeyi kullanarak .. deneyelim o zaman ..
30.11 işte p ve T eksenleri ..önce boş..şimdi sıvının –gaz durumuna bakalım..şimdi sıvıdan gaza geçerken DS/DV değerine bakalım …bildiğimiz bir şey var sıvıdan gaza geçerken molar hacıma ne olur?.. artar dimi? Küçük orandamı büyük orandamı? Çok büyük oranda dimi? Gazın molar hacımı sıvınınki ile karşılaştığında olağan üstü büyüktür ..dolayısıyla DV pozitif ve çok büyük ..şimdi de DS’e bakalım ..peki bu sıvıdan gaza geçerken nasıl değişir ?bu artacaktır çünkü düzensizlik artar..hemde büyük oranda artar ..ancak sıvı da zaten düzensiz bir haldir ve moleküller burada bayağı büyük serbestiye sahiptir ..tabi gaz fazındaki kadar değil..ama önemli ..dolayısıyla DS positif ve küçük değil..
31.28 işte şartımız bu .. DS’deki değişim Dv’deki kadar büyük değil.. burada olacak olan şey eğer sıvıdan gaza geçiş için olan eğime bakarsak ..bu pozitif ama o kadar büyük değil ve o kadar dik değil ..dolayısıyla sıvı ve gazın beraberce mevcut olması için olan dp/dV değerine bakarsak ..bu pozitif ama ufak eğim dik değil ..bunu diyagramda çizelim yeri önemli değil..bu ölçeğe sayısal değerler koymadık çünkü burada amaç sadece eğimin pek fazla olmadığını göstermek …peki katı gaz değişimi nasıl olur? Katıdan gaza geçerken Dv ne olur ?tabi bunlar molar hacım..molar hacım katıdan gaza değişirken nasıl değişir..çok büyük oranda değilmi? Burada anormal büyük bir artış olur..sıvı gaz değişiminden daha da büyük..peki DS yani entropi değişimi ne olur? Bu da artar ama buradaki artış daha yüksektir çünkü burada düzenli bir kristal yapıdan ki burada entropi çok çok küçük..çok düzensiz bir hale sıvı da değil gaz haline dönüşmekte .. dolayısıyla bu da çok büyük..pekala elimizde DS/DV değeri var..dolayısıyla buradaki eğim çok daha diktir..çünkü bu sıvı gaz değişiminden çok büyük ..dolayısıyla tipik olarak katı-gaz eğrisi çok daha dik olur..sıvı gaz değişimiyle karşılaştırılınca ..
33.54 afedersiniz sıvı ve gaz bölgeleri yanlış olmuş ..burası gaz bölgesi ve burada eğim daha dik .. burası da sıvı bölgesi..şimdi de katı sıvı değişimine bakalım..katıdan sıvıya geçerken DV ne olur ? nasıl değişir ..işareti nedir ?..işareti unutun büyüklüğü nedir? ..katıdan sıvıya geçerken molar hacım ne kadar değişir? ..pek fazla değil dimi..alta ufak bir katı madde var , bu erir ve hacımı öyle anormal değişime uğramaz? .. genelde artar ama bu o kadar fazla olmaz ve genel olarak DV büyük eşit sıfır olur ..pek büyük bir miktar değil…peki katıdan sıvıya geçerken entropi nasıl değişir..buda bayağı yüksek bir değişim gösterir çünkü bayağı düzenli bir halden düzensiz bir faza geçiyoruz..dolayısıyla DS sıfırdan büyük ..buradan çıkan sonuç dS/dV veya DS/ DV baktığımızda DS’in bayağı yüksek pozitif bir değerken DV ufak..burada hacım çok zor değişir buna göre nihai eğim çok çok dik ve genellikle pozitifdir…
Bu gerçekten dikey bir değişimdir..işte tipik bir faz diyagramı ve ilgili beraberce mevcut olma eğrileri..35.55
35.59 ve tüm bu işlemleri le chatelier prensibine göre anlayabiliriz..örneğin katı sıvı değişimine bakalım..eğer iki tane basınç değişimi varsa p1’den biraz daha yüksek bir basınç olan p2’ye gidersek..ve halen ilgili beraberce mevcut olma eğrisi üzerinde kalmak istiyorsak bunu yapabilmek için sıcaklığı bayağı büyük oranda artırmak gerekir..bunun üzerinde kalmak için elinizde katı ve sıvı varsa örneğin buz ve su gibi, ne olacağını biliyorsunuz..bildiğiniz gibi donma noktası basınca da bağlıdır …ancak hacımdaki değişim pek o kadar büyük olmadığından sıcaklıkta ufak bir değişim bile yani sıcaklığı çok az değiştirseniz bile sıcaklık cinsinde düşünmek çok daha kolay beraberce mevcut olma eğrisi üzerinde kalabilmeniz basıncı bayağı yüksek miktarda değiştirmek gerekir …aksi takdirde sistem bu fazlardan birine kayar..görüldüğü gibi Clapeyron denklemini kullanmak suretiyle faz diyagramını tekrar oluşturduk …faz diyagramlarının niteliksel özelliklerini anlamanın bir başka yolu daha var..bunun için farklı sıcaklıklardaki serbest enerji değerlerine bakmamız gerekir …şimdi bunu yapalım sabit basınç altında m değerlerine bakalım…peki burada niteliksel olarak ne olur? dU=-SdT +VdT idi..burada sadece türevlere bakalım ..buna göre (dm/dT)p = -S ve (dm/dp)T = molar hacımdı ..önce buna bakalım..bildiğimiz gibi entropi daima pozitif bir değer..mükemmel bir saf kristalin sıfır kelvindeki entropi neydi? mükemmel bir saf kristalin sıfır kelvindeki entropisi?sıfır kelvinde ?sıfır.. entropi bu değerden itibaren hep artar..dolayısıyla entropi daima pozitiftir..
38.58 dolayısıyla bu bize – eğer m -T diyagramına bakarsak faz ne olursa olsun S negatif olduğundan eğimde daima negatif olur ..
39.25 neden böyle diye sorabilirsiniz çünkü burada basıncı sabit tutup sıcaklığı artırıyoruz..tabi bu durumda entropinin etkisi büyük önem kazanıyor ..biliyorsunuz G=H-TS idi ..sıcaklığı artırınca TS çarpımı da artıyor ..bunun anlamı G’nin azalması çünkü G= H–TS..pekala eğim daima negatif ..şimdi farklı fazlara bakalım ..gazın entropisi sıvının entropisinde oda katının entropisinden büyüktür..bu bize bu üç fazın bağıl eğimlerini anında gösterir ..dolayısıyla sabit basınçta dm(gaz)/dT = -S(gaz) ve sabit basınçta dm(sıvı)/dT=-S(sıvı) ve yine sabit basınçta dm(katı)/dT=-S(katı) olur .. bunun büyüklüğü gazda, sıvı ve katınınkinden çok daha fazladır ..aynı şey eğimler içinde geçerlidir ..şimdi bunu çizelim ..40.56
41.10 burada m var burada da sıcaklık..gördüğümüz üzere gaz için –-birincisi eğimler daima negatif ve gazınki en dik ..daha sonra sıvınınki ve en az dik olan ise katınınki .. bunlar değişebilir çünkü bunlar basınca bağlıdır ..ama bu eğimlerin büyüklükleri birbirine benzer ..değişecek şey bunların yerleridir.. bu tipik bir grafiktir ..peki bu ne anlama geliyor bunun geldiği anlamı hatırlarsınız maddeler en düşük m değerinde olan fazda bulunmak isterlerdi..pekala ..örneğin oda sıcaklığı burası olsun katı hal en düşük m değerine sahip..biraz daha gidersek bunlar çakışır ..bu basınç ve sıcaklıkta katı ile sıvının dengede olduğu nokta burasıdır … sıcaklığı artırınca katı erir .. burası bizim erime noktamızdır..belli bir basınçta..sıcaklığı artırmaya devam ettiğimizde artık denge değil tek faz bölgesindeyiz …bu bölgede sadece sıvı var..çünkü burada en düşük kimyasal potansiyel sıvınınki..burada gazın kimyasal potansiyeli çok yükseklerde … sıcaklığı artırınca sıvı ve gaz dengeye gelecek .. bu noktada kaynama noktası …buradan itibaren sıcaklığı artırmaya devam edersek sadece gaz bölgesi söz konusudur .. tabi bu sonsuza kadar gider ..43.37
43.40 bu bize eğimlerin yanı sıra bu dengeleri oluştuğu yerleri de anlamamıza yardımcı olur …özellikle basıncı değiştirirsek bunun yerini de değiştirebiliriz..bu o kadar yakına gelir ki katı ile gaz arasında bir sublimleşme noktası da meydana gelebilir ..
44.07 herhangi bir soru varmı ?faz diyagramlarının genel yapısı ve faz dengeleri hakkında ..
44.16 pekala .. bu dersi faz diyagramının bir bölgesi hakkında henüz ele almadığımız bazı hususları belirterek bitirelim …44.23 burası…burada ne oluyor ?..eğer .. tabi tahta üzerindeki yer sınırlı ..p’yi sonsuza kadar uzatabilirdim .. bunu yapsaydım bu çizgi de sonsuza kadar giderdi..ve bu eğri boyunca sıvı hal ile kendine has herhangi bir katı faz arasında bir denge kurulabilirdi.. ancak bu husus gaz ile sıvı için geçerli değildir .. bunu görmenin çeşitli yolları vardır .. bunlardan bir tanesi simetri farkıdır …bir kristalden sıvı faza veya katı faza geçtiğinizde bir faz değişimi yaptığınız hususunda hiçbir şüphe yoktur ..çünkü katının simetrisi artık sıvı fazda mevcut değildir ..dolayısıyla bu iki fazın tek bir faz haline gelmesi yani birbirinden ayrılamaması asla mümkün değildir ..ama gaz ile sıvıya gelirsek aralarındaki fark nedir? Yoğunluk dimi? Gaz daha yoğun afedersiniz sıvı daha yoğun gaz değil..ancak basınç ve sıcaklığı uygun bir şekilde ayarlarsanız bu değişmeye başlar .. sıvı ve gazın molar hacımları birbirlerine yaklaşmaya başlar …ve bir noktada aynı olur .. bu noktada aralarında bir fark varmıdır ? ..bir fark yok .. bir simetri farkı yok ..dolayısıyla bir faz geçişi yaparsanız burada bir sıvı yüzeyi vardır kaynarken sıvını tepesini görebilirsiniz – ancak burada gazdan sıvıya veya sıvıdan gaza kaynama olmadan geçebilirsiniz..ve basıncıda değiştirirseniz bu kritik noktanın etrafından dolaşabilirsiniz ..burada olan şey burada artık elinizde iki tane ayrımlanabilir faz olmadığıdır ..bu bölgenin içinde malzemeler bir çok garip özelliklere sahiptir ..örneğin kimyasal davranış çok farklı olabilir ..bunun adına SUPER KRİTİK BÖLGE denir . örneğin su burada son derece olağan dışı davranır ve normal olarak suda iyi çözünmeyen organik maddeler için olağanüstü bir çözücü haline gelir fakat tuzu iyi çözmez..bu epey olağan dışı.. karbon dioksit CO2 de süper kritik bölgede organik moleküller için mükemmel bir çözücü haline gelir .. işte kuru temizleme böyle yapılır ..bu gayet iyi biliyorsunuz ki CO2 atmosfer üzerindeki yavaş etkisi dışında zehirli değildir ve kuru temizlemede organik çözücüler olmadan rahatça kullanılır ..kritik noktanın üzerinde her türlü olağan dışı davranış görülür ..ayrıca kritik noktada da çok sayıda farklı davranış vardır .. tam kritik noktada son derece olağan dışı..molar hacımların hemen hemen birbirine eşit olmalarının sonuçlarını düşünebilirsiniz .. bu bir çok açıdan olağan dışı olup eğer kritik noktaya gelirseniz kritik noktada maddelerin çok olağan dışı davrandıklarını görürsünüz ..burada olan şey şudur elinizde sıvı var sıvı yüzeyi var ve gaz var …dolayısıyla kolaylıkla burada gaz burada su var diyebilirsiniz..ancak kritik noktaya yaklaştıkça madde artık hangi fazda olduğunu bilemez çünkü iki fazın tanınabilirliği gittikçe yok olmaktadır ..sıvı parçaçıkları gaz fazında gaz taneciklerde sıvı fazındadır ..çünkü bunların yoğunluğu –- biliyorsunuz sıvının altta olmasının sebebi yoğunluğunun daha fazla olmasıdır – eğer bu durum ortadan kalkarsa sıvının artık gaz fazında alt bölgeyi işgal etme hakkı da ortadan kalkar .. dolayısıyla aralarında bir çeşit değişim başlar .. gittikçe birbirlerine yaklaşırlar ve sonunda tek bir faz oluşur ..artık arada belirgin bir yüzey yoktur ..ancak lokal yoğunluklarda ve lokal pozisyonlarda inanılmaz bir dalgalanma vardır ..bu hususu ilerde inceleyeceğimiz kavramlarda göreceğiz …çözeltilerdeki faz dengeleri …mesela yağ ile suyu alıp aradaki yüzeyin kaybolduğu ve su ile yağın sürekli yer değiştikleri kritik karışımlar oluşturabilirsiniz.. tüm bu durumlarda en ufak bir etkiye sistem büyük bir tepki verir .. çünkü burada iki şey kendi aralarında bir denge oluşturmaya çalışıyor ..dolayısıyla çok ufak bir kuvvet bile bu şeyleri belli bir yöne itebilir ..bu olay bir çok farklı durumda epey kullanışlıdır ..bu kritik davranış her türlü faz geçişinde meydana gelmektedir ..magnetik faz geçişleri, elektrik faz geçişleri ,… bu durumlarda son derece ufak bir magnetik alan bile magnetisasyonda yani spinlerin yönlerinde son derece büyük değişimlere sebep olur .. bu çok kullanışlıdır çünkü ufak bir etkiye madde büyük değişime sebep olabilecek büyük bir tepki gösterir ..örneğin çok ufak bir dış alanla ..bu durumda da basınçta çok ufak bir değişimle yoğunlukta büyük değişimler meydana gelir ..gelecek hafta Clausius Clapeyrın denklemine ve çok bileşenli sistemlere bakacağız …