###007 (номер вопроса) Кристалл құрылымының ақаулары. Ақаулардың түрлері, олардың жіктелуі, қасиеттеріне әсері
жүктеу/скачать 350.57 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 014 (номер вопроса) Гиббс энергиясының қорытпаның күйіне тәуелділігі.
- 015 (номер вопроса)
| ###013 (номер вопроса)
Екі компонентті қорытпалардағы тепе-теңдіктің термодинамикалық шарттары. Қорытпадағы фазалардың құрамы мен температурасына байланысты өзгеретіндігін «фазалық тепе-теңдік диаграммасы» арқылы көруге болады. Металл мен қорытпалардың өзгеру процесі фазалар ережесі немесе фазалық Гиббс ережесі деп аталатын тепе-теңдік заңына тәуелді. Фазалар ережесі жүйенің еркіндік дәрежесі және фазалардың, компоненттердің сандарының арасындағы қатынасын, оның бір-біріне тәуелділігін көрсететін физикалық-химиялық заңға негізделген. Жүйедегі фазаның күйі оның сыртқы (температура, қысым) және ішкі (концентрациясы, құрамы) факторлары арқылы анықталады. Фазаның бір күйден екінші күйге ауысуы жүйенің физикалық қасиеті мен ішкі құрылыстарының күрт өзгеруімен қатарласып жүреді. Фазалық өзгеру кристалдық торлардың толық бұзылуына (балқуы) немесе қайтадан кристалдық торлар құруына (кристалдану) немесе кристалдық тордың бір түрден екінші түрге ауысуына әкеліп соғады. Аталған өзгерістер жүру үшін белгіленген мөлшерде жылу әсерін тигізу керек. Мұндай жылу өзгерісі жасырын жылу деп аталады. Фазалар ережесі келесі математикалық теңдікпен өрнектеледі: с = к-ф+2, мұнда с – еркіндік дәреже саны, к – компоненттер саны, ф – жүйедегі тепе-теңдікте болатын фазалар саны, 2 – сыртқы әсерлер саны. Еркіндік дәреже санына жүйедегі фазалардың санын өзгертпей өздігінен өзгеретін факторлар (температура, қысым, концентрация) саны жатады. Сыртқы әсерлер санын атмосферадағы қысым тұрақты болғандықтан, бірлік санына теңеп, өрнекті с = к – ф + 1 деп қарастырады. Фазалар өзгеруінің көптеген ерекшеліктерін фазалар ережесіне сүйеніп түсіндіруге болады. ###014 (номер вопроса) Гиббс энергиясының қорытпаның күйіне тәуелділігі. Металдың сұйық күйден қатты күйге ауысуы кристалдану деп аталады. Кристалдану процесі жүру үшін сұйық фазаның Гиббс энергиясы (еркіндік энергиясы) кристалдың Гиббс энергиясынан жоғары болу керек, тек сонда ғана жүйе термодинамикалық тұрақты күйге жетіп, кристалдану жүреді. Еркіндік энергия (G) – жылу қозғалысымен қамтылған көп санды бөлшектерден (атомдар, молекулалар) тұратын, жүйенің энергетикалық күйін сипаттайтын термодинамикалық функция. Табиғатта өздігінен жүретін өзгерулерге (кристалдану, балқу) себепші. Еркіндік энергиясы жоғары жүйе тұрақсыз болғандықтан, қандай зат болса да мүмкіндігінше энергиясын аз жұмсайтын күйге ауысуға ұмтылады. 11- суретте металдың сұйық және қатты күйіндегі Гиббс энергиясының температураға байланысты өзгеруі көрсетілген. Егер түрлену кезінде көлемдік өзгеру шағын болса, онда G =E-TS, мұндағы E – толық энергия (фазаның ішкі энергиясы), T – абсолютті температура, S – энтропия.
Тп температурасынан жоғары температурада сұйық тұрақты (еркіндік энергиясы төмен), ал одан төмен температурада қатты металл тұрақты болып келеді. Тп температурасында сұйық металл мен қатты металдың Гиббс энергиясы тепе-тең. Бұл температура теориялық кристалдану (балқу) температурасы деп аталады. Кристалдану процесі бұл температурада бастала қоймайды. Кристалдану процесі жүру үшін қатты металл мен сұйықтықтың арасында Гиббс энергиясының айырмасы болуы керек. Демек, кристалдану процесі жүру үшін суыну температурасы жүйедегі тепе-теңдік температурасынан Тп төмен. Кристалдану процесін қамтамасыз ететін Тп және Тк температураларының айырмасы Т асыра суыну дәрежесі деп аталады Т =Тп - Тк. Әртүрлі жылдамдықпен суынған таза металдың кристалдану процесінің сипаттамасы 12 - суреттегі термиялық графиктер арқылы көрсетілген. Өте баяу суыту кезінде асыра суыну дәрежесі Т төмен болады, сондықтан кристалдану процесі тепе-теңдік температурасына Тп таяу температурада жүреді (12 - сурет,V1). Суыну графигіндегі кристалдану температурасы бойындағы көлденең алаң - суыну процесінде бөлініп шыққан жылудың орнын кристалдану процесінде бөлініп шығатын жасырын жылумен толтырылып отырылуының көрсеткіші. Суыну жылдамдығы артқан сайын (V2,V3 сызықтары) асыра суыну дәрежесі көтеріліп, кристалдану процесі тепе-теңдік Тп температурасынан әлдеқалай төмен температурада өтеді. Өте таза металдың асыра суыну дәрежесі Т мейлінше үлкен болады, бірақ та 10-30 0С аспайды. Кристалдану процесі кристалл өскіндері (кристалдану орталықтары) пайда болуынан басталады да, олардың саны көбейіп, мөлшері өсуімен бірге әрі қарай жалғасады. 13 – сурет. Металдың кристалдану сұлбасы. ###015 (номер вопроса) Компоненттердің бір-біріне толық және толық емес ерігіштігі, компоненттердің шектеулі ерігіштігі кезінде эвтектикалық түзілу жағдайлары үшін фазалық тепе-теңдік диаграммалары. жүктеу/скачать 350.57 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|