Uch komponentli sistemlarning holat diagrammasi
![I. Uch komponentli tizimlar haqida umumiy fikr.
Uch komponentli tizim uch xil modda yoki komponentdan tashkil topgan
aralashmadir. Bunday tizimlar turli sohalarda, jumladan kimyo, kimyo
muhandisligi, materialshunoslik va geologiyada keng tarqalgan. Uch komponentli
tizimning xatti-harakati uchta komponent o'rtasidagi o'zaro ta'sirga, shuningdek,
harorat va bosim kabi tashqi omillarga bog'liq. [1,3,5]
Uch komponentli tizimda komponentlar o'rtasida turli xil o'zaro ta'sirlar bo'lishi
mumkin, jumladan:
1. Sof jirkanch o'zaro ta'sirlar: Bu uchta komponentning bir-biriga kimyoviy
yaqinligi bo'lmaganda sodir bo'ladi va ular ajralib, alohida fazalarni hosil
qiladi.
2. Qisman jozibali o'zaro ta'sirlar: Bu komponentlarning ikkitasi bir-biriga
kimyoviy yaqinlikka ega bo'lganda va barqaror ikkilik fazani hosil qilganda,
uchinchi komponent esa alohida fazani hosil qilishga intiladi.
3. To'liq jozibali o'zaro ta'sirlar: Bu uch komponentning bir-biriga kimyoviy
yaqinligi va barqaror uchlik fazasini hosil qilganda sodir bo'ladi.
Uch komponentli tizimning harakatini holat diagrammasi yordamida tahlil
qilish va ko'rish mumkin. Holat diagrammasi - bu tizim mavjud bo'lishi mumkin
bo'lgan turli holatlar yoki fazalarning, shuningdek, ushbu holatlar yuzaga
keladigan sharoitlarning grafik tasviridir. Uch komponentli tizimlar uchun odatda
tizimni ifodalash uchun uchlik diagrammasi qo'llaniladi. Uchlamchi diagrammada
har bir komponent uchburchakning tepasi bilan, tizim tarkibi esa uchburchak
ichidagi nuqta bilan ifodalanadi. Tizimning turli bosqichlari yoki holatlari
uchburchak ichidagi maydonlar bilan ifodalanadi.
Uch komponentli tizim uchun holat diagrammasini qurish uch komponentli
ikkilik aralashmalarning fazaviy harakatlarini eksperimental aniqlashni o'z ichiga
oladi. Keyinchalik bu ma'lumotlar uchlik diagrammasini qurish va tizimda mavjud
bo'lishi mumkin bo'lgan turli bosqichlarni aniqlash uchun ishlatiladi. Davlat
diagrammasi kimyoviy jarayonlarni loyihalash va optimallashtirish,](https://docx.uz/documents/bc1215ce-1a5d-4d78-bccd-73bfe19a212c/page_6.png?v=1)
![angidridning g'ovakli tog 'jinslari orqali harakatlanishini va uning uzoq muddatli
saqlanishini tushunish uchun muhimdir.
4. Vodorod, uglerod oksidi va azot: Bu uch komponentli tizim o'g'itlarni ishlab
chiqarish uchun ishlatiladigan Haber-Bosch jarayoni orqali ammiak ishlab
chiqarishda muhim ahamiyatga ega. Ushbu tizimning xatti-harakati reaksiya uchun
sharoitlarni optimallashtirish va ammiak hosilini maksimal darajada oshirish uchun
muhimdir.
Bular turli xil ta'lim sohalarida mavjud bo'lgan ko'plab uch komponentli
tizimlarning bir nechta misolidir. Har bir tizimning xatti-harakati tarkibiy qismlar
o'rtasidagi o'zaro ta'sirga, shuningdek, harorat va bosim kabi tashqi omillarga
bog'liq.[2,6,8]
1.3. Uch komponentli tizimlarni o‘rganishning ahamiyati.
Uch komponentli tizimlarni o'rganish bir necha sabablarga ko'ra muhimdir:
1. Aralashmalarning xatti-harakatlarini tushunish: Ko'pgina sanoat jarayonlari
aralashmalarni qayta ishlash va qayta ishlashni o'z ichiga oladi va uch komponentli
tizim aralashmaning keng tarqalgan turi hisoblanadi. Uch komponentli tizimning
xatti-harakatlarini tushunish bunday jarayonlarni loyihalash va optimallashtirish va
mahsulotlarning kerakli texnik xususiyatlarga mos kelishini ta'minlash uchun
muhimdir.
2. Yangi materiallarni loyihalash: Ko'pgina ilg'or materiallar bir nechta
komponentlardan foydalanishni o'z ichiga oladi va uch komponentli tizimlarning
xatti-harakatlarini tushunish o'ziga xos xususiyatlarga ega yangi materiallarni
loyihalashda muhim ahamiyatga ega. Masalan, mexanik xossalari yaxshilangan
materiallarni loyihalashda uch komponentli polimer aralashmalarining harakati
muhim ahamiyatga ega.
3. Ekologik ilovalar: Uch komponentli tizimlarning xatti-harakatlarini
tushunish karbonat angidridni ajratish, oqava suvlarni tozalash va bioyoqilg'i ishlab
chiqarish kabi ekologik muammolarni hal qilishda muhim ahamiyatga ega. Ushbu
tizimlarning xatti-harakatlari ushbu ilovalarda ishtirok etadigan reaktsiya yoki
ajratish jarayonlari uchun sharoitlarni optimallashtirish uchun ishlatilishi mumkin.](https://docx.uz/documents/bc1215ce-1a5d-4d78-bccd-73bfe19a212c/page_8.png?v=1)
![diagrammasi tizimning xatti-harakatlarini tushunish va uch komponentli
aralashmalar bilan ishlashni o'z ichiga olgan sanoat jarayonlarini loyihalash uchun
foydali vositani taqdim etadi.[1,4,8]
2.1. Uch komponentli diagramma va uning xossalari.
Uchlik diagramma - bu uch komponentli tizimning tarkibini ifodalash uchun
ishlatiladigan uchburchak grafik. Uchburchakning uchta uchi sof komponentlarni
ifodalaydi va uchburchak ichidagi har qanday nuqta uchta komponentning
aralashmasini ifodalaydi. Uchburchakning uch tomoni uchlik o'qlar deb nomlanadi
va har bir o'q aralashmaning tarkibiy qismlaridan birining ulushini ifodalaydi.
Uchlik diagrammaning xususiyatlariga quyidagilar kiradi:
1. Kompozitsiya haqida ma'lumot: Uchlik diagrammasi uch komponentli tizim
haqida kompozitsion ma'lumot beradi, bu aralashmadagi har bir
komponentning nisbiy nisbatlarini vizual tarzda ko'rsatishga imkon beradi.
2. Umumiy tarkib: Aralashmadagi uchta komponentning kasrlari yig'indisi har
doim 1,0 ga teng, ya'ni uchlik diagrammasi yopiq tizimdir.
3. Izopletlar: izopletlar uchlik diagrammasidagi bir xil tarkibga ega nuqtalarni
bog'laydigan chiziqlar. Ushbu chiziqlar zichlik yoki sinishi ko'rsatkichi kabi
xususiyatning bir qator kompozitsiyalar bo'ylab taqsimlanishini tasavvur
qilish uchun ishlatilishi mumkin.
4. Bog'lash chiziqlari: Bog'lash chiziqlari ikki fazali hududlarni bog'laydigan
uchlik diagrammadagi chiziqlardir. Bu chiziqlar ikki faza orasidagi
muvozanat sharoitlarini ifodalaydi va aralashmadagi har bir fazaning
tarkibini aniqlash uchun ishlatilishi mumkin.
5. Faza chegaralari: Faza chegaralari - bu bir fazali va ikki fazali hududlarning
hududlarini ajratib turadigan uchlik diagrammasidagi chiziqlar. Ushbu
chiziqlar yordamida berilgan aralashmaning bir fazali yoki ikki fazali
aralashmasi sifatida mavjud bo'lish shartlarini aniqlash mumkin.
Umuman olganda, uchlik diagrammasi uch komponentli tizim tarkibining foydali
grafik tasvirini beradi. U bir qator kompozitsiyalar bo'yicha xususiyatlarning](https://docx.uz/documents/bc1215ce-1a5d-4d78-bccd-73bfe19a212c/page_11.png?v=1)
![Uch komponentli tizim uchun holat diagrammasini qurish uchun, shuningdek,
uchlik diagramma sifatida ham tanilgan, quyidagi bosqichlarni bajarish mumkin:
1. Uch komponentdan iborat to'plamni tanlang va har bir komponent uchun
kompozitsiyalar oralig'ini belgilang. Bu diapazon odatda teng qirrali
uchburchakning uchta burchagi bilan ifodalanadi, bu erda har bir burchak
sof komponentni ifodalaydi.
2. Uchburchakning uchta burchagini sof tarkibiy qismlarning nomlari yoki
belgilari bilan belgilang.
3. Sof komponentlarning ikkilik aralashmalarini ifodalash uchun uchburchak
burchaklari orasiga bog'lovchi chiziqlar torting. Turli kompozitsiyalarni
ifodalash uchun bog'lash chiziqlari uchburchak bo'ylab panjara o'xshash
naqshda chizilgan bo'lishi mumkin.
4. Uch faza (qattiq, suyuq va gaz) barqaror bo'lgan uchlik diagrammadagi
hududlarni aniqlang. Buni eksperimental yoki termodinamik modellar
yordamida amalga oshirish mumkin.
5. Uchlik diagrammada har bir faza uchun barqarorlik mintaqalari orasidagi
chegaralarni chizing. Bu chegaralar aralashma uchun fazali o'tishlarni
(masalan, erish, qaynatish) ifodalaydi.
6. Diagrammaning hududlarini fazalar nomlari bilan belgilang va har bir faza
barqaror bo'lgan harorat va bosim sharoitlarini ko'rsating.
7. Muayyan fazadagi aralashmaning tarkibini aniqlash uchun aralashmaning
tarkibidan faza hududining chegarasiga bog'lash chizig'ini torting.
Bog'lanish chizig'ining chegara bilan kesishishi ushbu bosqichdagi
aralashmaning tarkibini ifodalaydi.
Olingan uchlik diagrammasi uch komponentli tizimning fazaviy harakatini
vizual tarzda ifodalash uchun ishlatilishi mumkin va turli sharoitlarda
aralashmaning tarkibi va fazasini bashorat qilish uchun foydali vosita bo'lishi
mumkin.[2,6,8]
2.4. Bog'lanish chiziqlari va ularning holat diagrammalarida ahamiyati.](https://docx.uz/documents/bc1215ce-1a5d-4d78-bccd-73bfe19a212c/page_13.png?v=1)
![1. Uchlik diagrammaning burchaklari tizimning sof tarkibiy qismlarini,
burchaklarni birlashtiruvchi chiziqlar esa bu komponentlarning ikkilik
aralashmalarini ifodalaydi.
2. Uchlik diagramma ichidagi maydonlar uch fazali hududlarni ifodalaydi, bu
erda barcha uch faza (qattiq, suyuq va gaz) muvozanatda mavjud.
Diagrammaning chekkalaridagi joylar ikki fazali hududlarni ifodalaydi, bu
erda uch fazadan ikkitasi muvozanatda mavjud.
3. Diagrammadagi faza chegaralari fazali o'tishlar sodir bo'ladigan harorat va
bosim sharoitlarini ifodalaydi. Masalan, qattiq fazaning erish nuqtasi qattiq
va suyuq hududlar orasidagi chegara chizig'i bilan ifodalanadi.
4. Diagrammadagi ikki fazali hududlarni bog'laydigan chiziqlar ma'lum bir
harorat va bosimdagi muvozanatdagi ikki fazaning kompozitsiyalarini
ifodalaydi. Bog'lanish chizig'ining qiyaligi aralashmadagi ikki fazaning
nisbiy miqdorini ko'rsatadi.
5. Fazaning tarkibi aralashmaning tarkibidan faza hududining chegarasiga
bog'lash chizig'ini chizish va kesishish nuqtasini o'qish orqali aniqlanishi
mumkin.
Uch komponentli tizim uchun holat diagrammasini talqin qilish fazalar
harakati tamoyillarini va tizimning termodinamik xususiyatlarini tushunishni talab
qiladi. U turli sharoitlarda aralashmaning tarkibi va fazasini bashorat qilish uchun
ishlatilishi mumkin, bu kimyo muhandisligi, materialshunoslik va boshqa
sohalarda keng ko'lamli dasturlarda foydali bo'lishi mumkin.[1,2,3]
3.1. Tizimning turli fazalari yoki holatlarini aniqlash.
Uch komponentli tizim uchun holat diagrammasida tizimning turli fazalari yoki
holatlari ularning tarkibi va turli harorat va bosimlarda barqarorligi asosida
aniqlanishi mumkin. Bu erda aniqlanishi mumkin bo'lgan asosiy bosqichlar yoki
holatlar:
1. Suyuqlik fazasi: Bu barcha uch komponent suyuq holatda bo'lgan faza.
Suyuq kompozitsiyalarga mos keladigan uchlik diagrammasi ichidagi
maydon bilan ifodalanadi.](https://docx.uz/documents/bc1215ce-1a5d-4d78-bccd-73bfe19a212c/page_15.png?v=1)
![aniqlashlari va kerakli xususiyatlarni olish uchun sintez jarayonini
optimallashtirishlari mumkin.
Xulosa qilib aytganda, uch komponentli tizimlar uchun holat diagrammalari
murakkab tizimlarning xatti-harakatlarini tushunish va bashorat qilish uchun
qimmatli vositadir. Ular materialshunoslikdan geologiyagacha bo'lgan sohalarda
keng qo'llanilishi mumkin va jarayonlar, materiallar va reaktsiyalarni loyihalash va
optimallashtirish uchun ishlatilishi mumkin.[5,7]
4.1. Uch komponentli aralashmalarning harakatini bashorat qilish.
Uch komponentli aralashmalar uchun holat diagrammalari turli xil sharoitlarda
bunday aralashmalarning harakatini taxmin qilish uchun ishlatilishi mumkin.
Aralashmaning fazaviy harakatini tahlil qilib, olimlar va muhandislar shakllanishi
mumkin bo'lgan turli fazalarning barqarorligi, tarkibi va xatti-harakatlari haqida
bashorat qilishlari mumkin.
Misol uchun, holat diagrammasida uch komponentli aralashmaning ma'lum bir
harorat va bosimda bir faza hosil qilishi ko'rsatilgan bo'lsa, bu aralashmaning o'sha
sharoitlarda barqarorligini va turli fazalarga ajralmasligini ko'rsatadi. Biroq, agar
holat diagrammasi ushbu sharoitlarda ikki yoki undan ortiq faza mavjudligini
ko'rsatsa, bu aralashmaning barqaror emasligini va turli fazalarga ajralishini
ko'rsatadi.
Xuddi shunday holat diagrammasi turli sharoitlarda hosil bo'lishi mumkin
bo'lgan turli fazalar tarkibini bashorat qilish uchun ishlatilishi mumkin. Misol
uchun, agar holat diagrammasi uch komponentli aralashmaning ma'lum bir harorat
va bosimda suyuq faza va qattiq faza hosil qilishini ko'rsatsa, har bir fazaning
tarkibini taxmin qilish uchun foydalanish mumkin.
Vaziyat diagrammasi muvozanat bo'lmagan sharoitlarda aralashmaning
harakatini bashorat qilish uchun ham ishlatilishi mumkin. Misol uchun, agar
aralashma tez sovutilsa yoki qizdirilsa, u muvozanatga erishish uchun etarli vaqtga
ega bo'lmasligi mumkin va fazaning harakati holat diagrammasida bashorat
qilinganidan farq qilishi mumkin. Shu bilan birga, holat diagrammasi ushbu](https://docx.uz/documents/bc1215ce-1a5d-4d78-bccd-73bfe19a212c/page_20.png?v=1)
![sharoitlarda aralashmaning xatti-harakati haqida qimmatli ma'lumotlarni taqdim
etishi mumkin.
Xulosa qilib aytadigan bo'lsak, holat diagrammalari turli xil sharoitlarda,
jumladan, barqarorligi, tarkibi va shakllanishi mumkin bo'lgan turli fazalarning
xatti-harakatlari ostida uch komponentli aralashmalarning xatti-harakatlarini
bashorat qilish uchun ishlatilishi mumkin. Ushbu ma'lumotlar jarayonlar,
materiallar va ushbu aralashmalar ishtirokidagi reaktsiyalarni loyihalash va
optimallashtirish uchun ishlatilishi mumkin.[4,9,12]
4.2. Uch komponentli aralashmalar ishtirokidagi kimyoviy jarayonlarni
optimallashtirish.
Uch komponentli aralashmalar uchun holat diagrammalari ushbu aralashmalar
ishtirokidagi kimyoviy jarayonlarni optimallashtirish uchun ishlatilishi mumkin.
Aralashmaning fazaviy harakatini tushunib, muhandislar kerakli fazalarning
shakllanishiga yordam beradigan sharoitlarni aniqlashlari va kerakli natijalarga
erishish uchun jarayonni optimallashtirishlari mumkin.
Bunga misol sifatida uch komponentli aralashmani alohida komponentlarga
ajratishdir. Holat diagrammasini tahlil qilib, muhandislar aralashmaning turli
fazalarga bo'linish shartlarini aniqlashlari va shu sharoitlarda ishlaydigan ajratish
jarayonini loyihalashlari mumkin. Misol uchun, agar holat diagrammasi
aralashmaning ma'lum sharoitlarda suyuqlik va gaz fazalariga ajralishini ko'rsatsa,
muhandislar aralashmani alohida tarkibiy qismlarga ajratish uchun ushbu
sharoitlarda ishlaydigan distillash ustunini loyihalashi mumkin.
Davlat diagrammalaridan uch komponentli aralashmalar ishtirokidagi
kimyoviy reaksiyalarni optimallashtirish uchun ham foydalanish mumkin.
Aralashmaning fazaviy xatti-harakatlarini tushunib, muhandislar kerakli
reaktsiyalarni rag'batlantiradigan sharoitlarni aniqlashlari va kerakli natijalarga
erishish uchun reaktsiya sharoitlarini optimallashtirishlari mumkin. Misol uchun,
agar holat diagrammasi uch komponentli aralashmaning ma'lum sharoitlarda qattiq
faza hosil qilishini ko'rsatsa, muhandislar kerakli qattiq fazaning shakllanishiga
yordam berish uchun reaktsiya sharoitlarini sozlashlari mumkin.](https://docx.uz/documents/bc1215ce-1a5d-4d78-bccd-73bfe19a212c/page_21.png?v=1)
![Xulosa qilib aytganda, uch komponentli aralashmalar uchun holat
diagrammalari ushbu aralashmalar ishtirokidagi kimyoviy jarayonlarni
optimallashtirish uchun kerakli fazalarning shakllanishiga yordam beradigan
sharoitlarni aniqlash va kerakli natijalarga erishish uchun jarayonni
optimallashtirish uchun ishlatilishi mumkin. Ushbu ma'lumotlar aralashmaning
turli komponentlarini ajratish, sintez qilish va tozalash uchun yanada samarali va
samarali jarayonlarni loyihalash uchun ishlatilishi mumkin.
4.3. Uch komponentli aralashmalar uchun ajratish jarayonlarini loyihalash.
Uch komponentli aralashmalar uchun ajratish jarayonlarini loyihalash holat
diagrammasi yordamida aralashmaning fazaviy harakatini tahlil qilish va
aralashmaning turli fazalarga ajralish shartlarini aniqlashni o'z ichiga oladi.
Uch komponentli aralashmalar uchun umumiy ajratish jarayoni distillashdir.
Distillashda aralashma bir yoki bir nechta komponentni bug'lash uchun isitiladi,
keyin ular kondensatsiyalanadi va alohida mahsulot sifatida yig'iladi. Keyin qolgan
aralash qayta sirkulyatsiya qilinadi va distillash jarayonini takrorlash orqali yana
ajratiladi.
Uch komponentli aralashmani distillash jarayonini loyihalash uchun
muhandislar birinchi navbatda aralashmaning turli fazalarga ajraladigan harorat va
bosim sharoitlarini aniqlash uchun holat diagrammasini tahlil qiladilar. Keyin ular
komponentlarning etarli darajada ajratilishini ta'minlash uchun tegishli miqdordagi
tovoqlar yoki qadoqlash bilan distillash ustunini tanlaydilar.[2,4]
Ba'zi hollarda aralashmada azeotroplar paydo bo'lishi mumkin, bu an'anaviy
distillash yordamida komponentlarni ajratishni qiyinlashtiradi. Bunday hollarda
ekstraktiv distillash yoki bosimli distillash kabi maxsus distillash usullaridan
foydalanish mumkin.
Uch komponentli aralashmalar uchun yana bir ajratish jarayoni suyuqlik-
suyuqlik ekstraktsiyasidir. Ushbu jarayonda bir yoki bir nechta komponentlarni
tanlab olish uchun aralashmaga erituvchi qo'shiladi, qolgan komponentlar asl
aralashmada qoladi. Keyin erituvchi va ekstraksiya qilingan komponentlar
ajratiladi va erituvchi qayta foydalanish uchun qayta aylanishi mumkin.](https://docx.uz/documents/bc1215ce-1a5d-4d78-bccd-73bfe19a212c/page_22.png?v=1)
![komponentli tizimlarning harakatini bashorat qilish uchun holat diagrammalaridan
foydalanganda ushbu cheklovlar va qiyinchiliklarni diqqat bilan ko'rib chiqish
kerak.[6,7,8]
5.1. Holat diagrammasini qurishda qilingan taxminlar.
Uch komponentli tizimlar uchun holat diagrammalarini qurish bir nechta
taxminlarga asoslanadi, jumladan:
Ideal xatti-harakat: holat diagrammasi tizimdagi komponentlar ideal tarzda
harakat qilishini nazarda tutadi, ya'ni ular o'rtasida sezilarli o'zaro ta'sirlar mavjud
emas. Bu taxmin tizimning fazaviy harakatini tasvirlash uchun Raul qonuni kabi
oddiy tenglamalardan foydalanishga imkon beradi.
Doimiy harorat va bosim: davlat diagrammasi tizimning harorati va bosimi
doimiy ekanligini taxmin qiladi. Ushbu taxmin tizimning fazaviy harakatini
komponent kompozitsiyalarining funktsiyasi sifatida ko'rsatadigan ikki o'lchovli
diagrammani qurishga imkon beradi.
Fazalar orasidagi muvozanat: holat diagrammasida sistema termodinamik
muvozanatda, ya'ni tizimning Gibbs erkin energiyasi minimal bo'ladi deb taxmin
qilinadi. Ushbu taxmin tizimda ma'lum bir tarkibda mavjud bo'lgan fazalarni
aniqlashga imkon beradi.
Hajmining ahamiyatsiz o'zgarishi: holat diagrammasi tizim fazalar o'rtasida
o'tganda sezilarli hajm o'zgarishlari yo'qligini taxmin qiladi. Ushbu taxmin
tizimning fazaviy harakatini hajm funktsiyasi sifatida emas, balki komponent
kompozitsiyalari funktsiyasi sifatida ko'rsatadigan ikki o'lchovli diagrammani
qurishga imkon beradi.
Shuni ta'kidlash kerakki, bu taxminlar har doim ham real tizimlarda to'g'ri
kelmasligi va holat diagrammasi bashoratlarining aniqligini cheklashi mumkin.
Ideal xatti-harakatlardan chetga chiqish va harorat yoki bosimning o'zgarishi
tizimning fazaviy xatti-harakatlaridagi o'zgarishlarga olib kelishi mumkin, bu holat
diagrammasi bilan aniq prognoz qilinmasligi mumkin.](https://docx.uz/documents/bc1215ce-1a5d-4d78-bccd-73bfe19a212c/page_25.png?v=1)
Uch komponentli sistemlarning holat diagrammasi