65
зародышей при данных параметрах к нулю. Фазовый переход становится не-
возможным из-за кинетических ограничений, поскольку скорость перехода ве-
щества из одной фазы в другую становится также равной нулю. Хорошо из-
вестным примером такого рода является система алмаз-графит. При обычных
температурах и давлениях метастабильным является алмаз, поскольку
μ
0
графит
-
μ
0
алмаз
=
Δ
G
0
f
графит
-
Δ
G
0
f
алмаз
= -2,83 кДж/моль.
Однако в этих условиях из-за кинетических ограничений алмаз в графит не
превращается. Поэтому метастабильный алмаз может существовать неограни-
ченно долгое время в своем обычном состоянии. Алмаз находится в равновесии
с графитом при температурах выше 1000
0
С и давлениях не ниже 15 тыс. атм.
При увеличении давления до 70 тыс. атм метастабильным становится графит и
возникает возможность его превращения в алмаз (в промышленных условиях
синтетические алмазы получают при 2300 К и
Р
=7,0
⋅
10
4
атм и катализе
металлами).
Для фазовых процессов характерна еще одна особенность. Химический
потенциал чистого вещества не зависит от его количества. Эта особенность ха-
рактерна и для величины
Δμ
0
, значение которой является движущей силой фа-
зового процесса. Поэтому по мере перехода вещества из одной фазы в другую,
эта величина остается постоянной, и фазовые превращения, начавшись как ки-
нетический процесс, проходят до конца, до полного исчезновения вещества в
фазе с высоким химическим потенциалом. При этом полнота превращения не
зависит от абсолютного значения
Δμ
. Достаточно чрезвычайно небольшого
превышения химического потенциала в одной фазе по сравнению с его значе-
нием в другой, чтобы фазовый процесс прошел до конца. Наличие вещества од-
новременно в двух (или более фазах) возможно только при равновесных значе-
ниях
Т
и
Р
и равенства химических потенциалов во всех фазах.
При обычной чистоте жидкости зародышеобразование происходит по ге-
терогенной схеме с участием примесных веществ. В этих условиях превраще-
ние жидкого вещества в твердую фазу происходит при незначительном отличии
температуры процесса по сравнению с равновесной. Если гетерогенных заро-
дышей мало, понижение температуры приводит к переохлажденной жидкости,
и кристаллизация начинается при температуре более низкой, чем равновесная.
Если жидкость высокой степени чистоты, переохлаждение может достигать
больших величин. Так, вода замерзает при температуре 0
0
С или чуть ниже, по-
скольку в ней существует много центров кристаллизации. Если же вода очень
чистая, то ее можно переохладить до –20
0
С. Однако при дальнейшем пониже-
нии температуры (до –40
0
С) даже особо чистая вода кристаллизуется, посколь-
ку при низких температурах очень сильно ускоряются процессы гомогенного
зародышеобразования.
На температуру переохлаждения значительное влияние оказывает вяз-
кость жидкости. В случае высокой вязкости, даже при наличии значительного
числа центров кристаллизации, скорость образования твердой фазы мала, по-
скольку лимитирующей становится стадия роста кристаллов. Характерной
