Уравнение Клапейрона — Клаузиуса

---

Уравнение Клапейрона — Клаузиуса — термодинамическое уравнение, относящееся к квазистатическим (равновесным) процессам перехода вещества из одной фазы в другую (испарение, плавление, сублимация, полиморфное превращение и др.). Согласно уравнению, теплота фазового перехода (например, теплота испарения, теплота плавления) при квазистатическом процессе определяется выражением

где ${\displaystyle p}$ — давление, ${\displaystyle T}$ — температура, ${\displaystyle L}$ — удельная теплота фазового перехода (L = Δ_ф.п.H), ${\displaystyle \Delta v}$ — изменение удельного объёма тела при фазовом переходе (Δ_ф.п.V).

Уравнение названо в честь его авторов, Рудольфа Клаузиуса и Бенуа Клапейрона. На основе видоизменённого уравнения Клапейрона — Клаузиуса выведено большое количество уравнений, по которым определяют давление насыщенных паров различных веществ от температуры, в частности, уравнение Антуана.

Между температурой фазового перехода и внешним давлением существует функциональная связь, причём при фазовом переходе производная ${\displaystyle \left({\partial p \over \partial V}\right)_{T}}$ терпит разрыв. Тогда изотермы для рассматриваемого вещества будут иметь характерный вид, изображённый на рисунке. Для вывода существенен горизонтальный участок изотермы, соответствующий фазовому переходу. Слева и справа от этого участка всё вещество находится в одной фазе. Осуществим цикл Карно при бесконечно малой разности температур следующим образом: сначала сообщаем телу теплоту, переводя его из состояния 1 в состояние 2, затем адиабатически охлаждаем его на температуру ${\displaystyle dT}$, после чего замыкаем цикл, отводя теплоту и переводя вещество в фазу 1 с последующим адиабатическим нагревом. Совершённая работа равна площади цикла:

где ${\displaystyle L}$ — удельная теплота фазового перехода, ${\displaystyle m}$ — масса тела. Согласно теореме Карно,

Пусть имеются две фазы: 1 — пар и 2 — жидкость, находящиеся в равновесии между собой при заданных давлении и температуре. В этих условиях равновесие определяется минимумом свободной энергии Гиббса ${\displaystyle G}$:

---