А.Н. Матвеев - Молекулярная физика (1103596), страница 79

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 79)

Это означает, что фазовый переход второго рода не сопровождается вьшелением или поглощением теплоты фазового преврагцения Обьем при переходе не меняется, но теплоемкость в связи с изменением симметрии системы меняется. Это означает, что производная дС«~дТ меняется скачком, как и температурный коэффициент объемного расширения (1/1')(Л'!0Т)„хотя сам объем, как уже сказано, постоянен. Когда говорится об изменении симметрии системы, то не имеется в виду обязательно кристаллическая симметрия. Например, переход ферромагнетика в парамагщггное состояние не сопровождается трансформацией кристаллической структуры, а связан с переориентировкой в теле элементарных магнитных моментов. Переход металла в сверхпроводящее состояние и переход Не 1 в Не П также являются примерами переходов второго рода.

В настоящее время теория фазовых переходов второго рода усиленно разрабатывается, однако содержит много не исследованных до конца вопросов. 48. Сплавы и твердые растворы 343 Пример 47.1. Известно молярное изменение энтропии при плавлении. Требуется найти изменение точки плавления при изменении внешнего давления на Ьр. Удельные объемы жидкости и твердого тела известны, но удельная теплота плавления неизвестна Исходим из уравнения Клапейрона — Клаузиуса: Лт = Ьр т(Р. — У)Д., где Т, связана с изменением энтропии Ь5 соотношением ЛЯ = ЦТ (все величины отнесены к молю).

Тогда ЛТ = йр(Є— Ц(ЛЯ. Сплавы и твердые растворы дается опрспеление сплавов и твердых растворов. Рассматриваются особенности кристаллизации жидких растворов звтехтического состава и отличного от звтектнческого. Описывается «лассификация твердых растворок Определение. При понижении температуры жидкого раствора при некоторой температуре начинается кристаллизация и свойства образующейся твердой фазы зависят от компонент раствора и сильно отличаются друг от друга. Рассмотрим вещества, состоящие из двух компонент.

Может случиться, что в результате кристаллизации образуется твердая фаза, состоящая из смеси кристалликов различных компонент вещества Такая твердая фаза называется сплавом. Иногда в результате кристаллизации образуется твердая фаза, состоящая из кристаллов, построенных из атомов обеих компонент вещества. Такая твердая фаза называется твердым раствором. Сплавы. В случае сплава ход кристаллизации зависит от процентного соотношения компонент в жидком растворе. При некоторой температуре начинается, вообще говоря, кристаллизация одной из компонент.

Лишь при одном вполне определенном соотношении между компонентами начинается одновременная кристаллизация обеих компонент. Такой состав жидкого раствора называется эктектическим, а получающийся в результате кристаллизации сплав называется эвтектическим сплавом нли эвтектикой.

Диаграмма состояния такого сплава имеет вид, показанный на рис. 132. Эвтектический состав характеризуется абсциссой точки Э. Если жидкий раствор такого состава охлаждать, то при температуре Т, из раствора начинают выпадать одновременно кристаллы обеих компонент и весь процесс кристаллизации завершается при постоянной температуре. Получаемый в результате этого эвтектический сплав является смесью кристалликов обеих компонент. При плавлении такого сплава все процессы идут в обратном направлении. Если состав жидкого раствора отличается от эвтектического, то процесс кристаллизации происходит по-другому. Например, если (рис. 132) жидкий раствор обогащен компонентой В по сравнению с эвтектическим составом и его состав характеризуется 344 5.

Твердые тела точкой Е, то кристаллизация начинается при температуре Т„однако прн этом из раствора выпадают кристаллы вещества В. В результате этого жидкий раствор изменяет свой состав, обогащаясь веществом А. Это означает, что его состав изменяется ближе к эвтектическому и температура кристаллизации уменьшается.

В результате этого в процессе кристаллизации происходит изменение условий кристаллизации по линии ЕЭ. При достижении точки Э кристаллизация происходит при постоянной температуре Т как и кристаллизация эвтектического жидкого раствора. Таким образом, при составе жидкого раствора, отличного от эвтектического, кристаллизация происходит не при постоянной температуре, а в определенном интервале температур. Получающаяся в результате кристаллизации твердая фаза состоит из больших кристалликов компоненты, которая была в жидком растворе представлена богаче, чем в эвтектическом. Кристаллики другой компоненты представлянтгся в сплаве более мелкими, вкрапленными между крупными кристалликами первой компоненты.

Нет необходимости повторять все эти рассуждения для случая, когда первоначальный состав оказывается обогашенным не компонентой В, а компонентой А. В этом случае все происходит аналогично, лишь компоненты меняются своей ролью в процессе кристаллизации. На фазовой диаграмме имеются четыре разделенные области. Линия Т„ЭЕ разделяет жидкое состояние, лежащее сверху, от двухфазного состояния, когда присутствуют одновременно жидкая и твердая фазы. Ниже линии Т,Э лежит область двухфазных состояний 1жндкий раствор н твердая фаза) в том случае, когда имеется преобладание компоненты В по сравнению с эвтектическим составом, а ниже линии ЭЕ лежат двухфазные состояния при преобладании компоненты А в системе.

Горизонтальная линия Т,Ст отделяет двухфазные состояния от твердых состояний, которые располагаются ниже этой линии. В качестве примера хорошо изученных сплавов можно указать сплав свинца с сурьмой. Их температуры плавления равны соответственно 605 и 903 К.

Эвтектический состав соответствует 86% свинца и 14;г сурьмы, а температура плавления эвтектики равна 513 К. Тверлые растворы. Они делятся на твердые растворы замещения, внедрения и вычитания. В твердых растворах замещения часть атомов в кристаллической решетке одной из компонент замещается атомами другой компоненты. В твердых растворах внедрения атомы одной из компонент внедряются между узлами кристаллической 132 То 133 Т 132.

Диаграмма сотнояинй бинарного сплава 133. Диаграмма состояний гвсрлото раствора 7; Т, Т; Т, А10%) ВС!00%) А КО%1 А111 00%1 Аг!00%1 В10%1 А К 100%1 А 310%1 () 49. Полимеры 345 решетки второй компоненты. В-твердых растворах вычитания происходит не только внедрение или замещение атомов одной компоненты а~омами другой, но и сохраняется решетка другой компоненты, однако с пустыми местами в части узлов. Диаграмма состояния твердых растворов (рис. 133) в простейшем случае аналогична диаграмме состояния жущких растворов (см. рис. 95). Отличие состоит лишь в том, что вместо газообразной фазы (см.

рис. 95) на рис. 133 имеется жидкая фаза, а вместо жидкой фазы (см. рис. 95) на рис. 133 находится твердая фаза. Все, что в 9 38 было сказано в связи с рис. 95, можно повторить, заменив лишь газ на жидкость, жидкость — на твердое тело, а кипение — на плавление.

Нет необходимости все это повторять, а рекомендуется разобрать процессы образования твердых растворов на диаграмме рис. 133 в порядке упражнения. Так же как и в случае жидких растворов, в твердых растворах имеются более сложные ситуации, подобные, например, изображенной на рис. 96. Их разбор не добавляет принципиальных моментов, но является довольно утомительным.

Поэтому все такие возможные ситуации, так же как н в случае жидких растворов, мы не будем рассматривать. Полимеры з 49 Описываются обшие свойства макромолекул и крисгаллияеские структуры полимеров Излагаются обшие свелепия о форме макромолекулярвых кристаллов и их лефекгах. Введение. В повседневной жизни человека твердые тела, рассмотренные в данной главе, составляют лишь часть твердых тел, с которыми он имеет дело. Например, растительные и животные ткани (древесина, кожа, шерсть, лен, хлопок и т.

д.), целлюлоза, стекловолокно, каучук, промьппленные пластмассы и громадное число других повседневно используемых материалов не относятся непосредственно к классу тех твердых тел, которые были рассмогрены. К ннм не относятся также белки и нуклеиновые кислоты, играющие определяющую роль в формировании и функционировании живых организмов. Все они образуют большой и важный класс веществ, называемых полимерами. Исследование полимеров долгое время было и продолжает оставаться предметом изучения физической химии, практическую деятельность в области которой осуществляют преимущественно химики, поскольку главной практической задачей в ней является получение новых полимерных материалов с заданными свойствами, осуществляемое химическими методами.

Характеристики

Список файлов книги