Η θερμοδυναμική της ανάμειξης κανονικών διαλυμάτων

Στην εφαρμογή αυτή διερευνούμε τη θερμοδυναμική της ανάμειξης κανονικών διαλυμάτων. Αρχικά, διερευνούμε το φαινόμενο του διαχωρισμού των φάσεων εξετάζοντας τη μεταβολή του ΔmixG με τη σύσταση. Έπειτα, διερευνούμε την προέλευση της άνω κρίσιμης θερμοκρασίας διαλύματος.

Η ενέργεια Gibbs ανάμειξης για ένα κανονικό διάλυμα είναι

όπου, χάριν απλότητας, χρησιμοποιούμε τη σχέση ΔmixG = R * Δmixg.

Στην καρτέλα Gibbs Energy of Mixing γινεται η γραφική παράσταση αυτής της εξίσωσης για δεδομένη θερμοκρασία και τιμή του β. Μπορούν να εμφανίζονται έως και 5 γραφικές παραστάσεις ταυτόχρονα. Το κουμπί Clear διαγράφει όλες τις γραφικές παραστάσεις. Για να δείτε τις τιμές των παραμέτρων σε κάθε γραφική παράσταση πατήστε το κουμπί Legend on/off. Με το κουμπί Redraw επανασχεδιάζεται η γραφική παράσταση, κάτι χρήσιμο όταν θέλετε να αλλάξετε το εύρος των τιμών της μεταβλητής της συνάρτησης. Για να δείτε τις τιμές των μεταβλητών σε ένα σημείο της γραφικής παράστασης, μετακινήστε το δείκτη στο σημείο που θέλετε και έπειτα πατήστε και κρατήστε.

Διερευνούμε τώρα το διαχωρισμό των φάσεων με έναν διαφορετικό τρόπο. Ξεκινάμε αναζητώντας συνθήκες που ελαχιστοποιούν το ΔmixG. Δηλαδή, πρέπει να θέσουμε μηδέν την παράγωγο του ΔmixG ως προς το xA.

Τα ελάχιστα υπολογίζονται θέτοντας αυτή την έκφραση ίση με μηδέν. Έπεται ότι σχεδιάζοντας τη γραφική παράσταση της συνάρτησης που προκύπτει T(β, xA) ως προς xA μπορούμε να δείξουμε τις συστάσεις των διαχωρισμένων φάσεων. Πριν σχεδιάσουμε τη γραφική παράσταση, πρέπει να είμαστε προσεκτικοί ως προς την ιδιομορφία που μπορεί να προκύψει καθώς το xA τείνει στο 0,5. Έτσι, ορίζουμε τη συνάρτηση γράφοντας

Στην καρτέλα Temperature/Composition σχεδιάζεται η γραφική παράσταση αυτής της έκφρασης. Η μέγιστη θερμοκρασία αντιστοιχεί στην άνω κρίσιμη θερμοκρασία διαλύματος, την υψηλότερη θερμοκρασία όπου συμβαίνει διαχωρισμός των φάσεων.