Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Плавлення



План:


Введення

Фазова діаграма води.
Плавлення (і кристалізації) відповідає гілка лівіше і вище потрійний точки,
сублімації - гілка лівіше і нижче потрійний точки.

Плавлення - перехід тіла з кристалічного твердого стану в рідкий. Плавлення відбувається з поглинанням питомої теплоти плавлення і є фазовим переходом першого роду.

Здатність плавитися відноситься до фізичним властивостям речовини [1]

При нормальному тиску, найбільшою температурою плавлення серед металів володіє вольфрам (3422 C), серед простих речовин - вуглець (за різними даними 3500 - 4500 C [2]) а серед довільних речовин - карбід гафнію HfC (3890 C). Можна вважати, що найнижчою температурою плавлення має гелій : при нормальному тиску він залишається рідким при скільки завгодно низьких температурах.

Багато речовин при нормальному тиску не мають рідкої фази. При нагріванні вони шляхом сублімації відразу переходять в газоподібний стан.


1. Плавлення сумішей і твердих розчинів

У сплавів, як правило, немає певної температури плавлення; процес їх плавлення відбувається в кінцевому діапазоні температур. На діаграмах стану "температура - відносна концентрація" є кінцева область співіснування рідкого і твердого стану, обмежена кривими ліквідусу і солідусу. Аналогічна ситуація має місце і в разі багатьох твердих розчинів.

Фіксованої температури плавлення немає також у аморфних тіл; вони переходять у рідкий стан поступово, розм'якшуючись при підвищенні температури.


2. Кінетика плавлення

Melting icecubes.gif

2.1. Природа плавлення

Пояснимо спочатку, чому при деякій температурі тіло вважає за краще розірвати частину міжатомних зв'язків і з впорядкованого стану (кристал) перейти в неврегульоване ( рідина).

Як відомо з термодинаміки, при фіксованій температурі тіло прагне мінімізувати вільну енергію F = E - T S . При низьких температурах другий доданок (твір температури і ентропії) неістотно, і в результаті все зводиться до мінімізації звичайної енергії E . Стан з мінімальною енергією - це кристалічне тверде тіло. При підвищенні температури, другий доданок стає все важливішим, і при деякій температурі виявляється вигідніше розірвати деякі зв'язки. При цьому звичайна енергія E злегка підвищиться, але при цьому сильно зросте і ентропія, що в результаті призведе до зниження вільної енергії.


2.2. Динаміка плавлення

В динаміці, плавлення відбувається таким чином. При підвищенні температури тіла збільшується амплітуда теплових коливань його молекул, і час від часу виникають дефекти решітки. Кожен такий дефект вимагає певної кількості енергії, оскільки він супроводжується розривом деяких міжатомних зв'язків. Стадія народження і накопичення дефектів називається стадією передплавлення. Крім того, на цій стадії, як правило, виникає квазі-рідкий шар на поверхні тіла. При деякій температурі концентрація дефектів стає настільки великою, що призводить до втрати орієнтаційної порядку в зразку.


2.3. Плавлення у двовимірних системах

В двовимірних або квазі-двовимірних системах кристал є набагато більш хистким об'єктом, ніж в тривимірному випадку, а саме у двовимірного кристала немає дальнього позиційного порядку. (Для порівняння: в одновимірному випадку кристал при кінцевій температурі взагалі не може бути стабільним!) Як з'ясувалося, це призводить до того, що плавлення двовимірного кристала відбувається в два етапи. Спочатку кристал переходить в так звану гексатіческую фазу, в якій втрачається ближній позиційний порядок, але зберігається орієнтаційний, а потім відбувається втрата і орієнтаційного порядку і тіло стає рідким.


Примітки

  1. С. Т. Жуков Хімія 8-9 клас, Глава 1. Основні уявлення та поняття хімії - www.chem.msu.ru/rus/school/zhukov1/01.html
  2. Розкид експериментальних даних пов'язаний, по видимому, з фазовим переходом графіт-карбин і різною швидкістю нагріву при вимірах.
    Климовський І. І., Марковець В. В. Вплив фазового переходу графіт-карбин на випромінювальну здатність графітових зразків при їх нагріванні до температур 3000 K і більше - isjaee.hydrogen.ru/pdf/AEE0607/AEE06-07_Klimovsky.pdf / / International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology. - 2007. - № 6 (50). - С. 50-59.

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Температура плавлення
Питома теплота плавлення
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru