Д.В. Сивухин - Общий курс физики, Т2. Термодинамика и молекулярная физика (1106322), страница 122
Текст из файла (страница 122)
Диаграммы такого типа дак>т в особенности вещества, близкие по химическому составу (бензол-толуол. гексан-октан, метиловый и этиловый спирты и т. д.). 3. Существук>т, однако, диаграммы состояния другого типа. Они представлены на рисунках 148 и 149. Например, для смеси ацетона Хлорофорл< 100% 100% 06'С 0 — ь 100% Ацетон 0 — ь 100% Ацетон Рис. 14<< Рис.
149 ! 128) Диаераммн состояния йчнарнмя смесей 495 4. Приведенная выше диаграмма состояния смеси азота и кислорода (рис. 147) имеет форму сигары нри атмосферном давлении. При поньпцении давления характер диаграммы не изменяется.
Так будет, однако. происходить до тех нор, пока мы не достигнем критического давления азота, равного 33,5 атм (критическое давление кислорода выше и равно 49,7 атм). При таком и более высоких давлениях разделение чистого азота на жидкую и газообрвзяую фазы. становится уже невозможным. ! !оэчому ясно, что левый конец «сигары» должен оторваться от соответствующей вертикальной прямой„и диаграмма состояния приобретает вид. схематически представленный на рис. 150. Кривые пара 100% и жидкости смыкаются в некоторой точке К, называемой ьрнгпичссной.
Наличие таГаэ кой точки означает. что разделение смеси С В на жидкую и газообразную фазы возможно только для состояний, ограниченных замкнутой кривой ВС КВ. Вне этой кривой двухфазное состояние невозможно. а подразделение вещества на жидкость и газ нри- К обретает условный характер. Жидкость Отметим в связи с этим своеобразное 0 явление, относящееся к кондонсации газообразных смесей. При рассмотрении этого Рис. 150 явления более удобно пользоваться диаграммой не Т. с. а Р, с (с -- концентрация).
Возьмем участок диаграммы состояния в окрестности критической точки (рис. 151). В переменных Р, с область двухфазного состояния расположена ниже, а не выше критической точки. Г!ри изоттрмическом сжатии состояние системы 100 с Оа и хлороформа или смеси НзО с Н1чОз кривые жидкости и пара имеют максимум в точке гб где они касаются друг друга. Для смеси ацетона и сероуглерода или смеси воды и 'этилового спирта эти кривые имеют минимум, где они также касаются между собой.
Диаграмма состояния с максимумом встречаются реже, чем с минимумом. На диаграммах состояния как того, гак и другого типа состав жидкости в пара в точке касания о один и тот эке. Смесен состав которой соответствует точке сц называется сщсогвронной. Допустим, что нагревание производится в открытом сосуде. Азеотронная смесь будет иметь вполне определенную температуру кипения„выкипая целиком, подобно химически чистому веществу. Если же смесь не азсотронна, то в случае рис. 148 кипение приводит к перемещению изображающей точки в положение о, независимо от того, каково было начальное состояние.
Таким образом, в результате кипения получается азеотронная смесь жидкостей, которая дальше кипит как химически однородная жидкость. В случае рис. 149 нагревание жидкой смеси приводит к перемещению изображающей точки либо в положение В, либо в положение Л, в 'эависямости от того, находилась ли начальная точка правее или левее точки сь (Гл. Х1 Расглсорм 5. Рассмозйрим теперь диаграммы состояния твердых и жидких смесей. Возмож— -в с Газ ны диаграммы типа сигары (например, для Ая — А(!. Сп —."чь, АяС1 — ь(аС!), диаграммы с Рис. 151 минимумом (например, Сг — Ре. Т! — Хг.
!л1С!— !х1аС!) и максимумом (например. МазЯОх— СаВОм стеария пальмитин). Ко всем этим диаграммам применимы рассуждения, приведенные вьппе для жидких и газообразных смесей. Например, иа рис. 152 приведена диаграмма состояния для сплава золота и серебра. Область иад верхней кривой изображает жидкое, под нижней кривой — твердое состояние тела. Запприхованная область между обеими кривыми -- двухфазную систему, состоящую из жидкости и твердого тела.
!1ри нагревании твердого сплава на Кадмий Серебро 100% ~ — — 0 100% 7' 1064'С 321'С 271 'С 062 'С 0 — ч 100% Висмут 100% Золото Рис. 153 Рис. 152 кривой Л начинается плавлснио. Но мере повышения температуры увеличивается содержание жидкой смеси., пока на кривой В вся смесь не перейдет в жидкое состояние. Точки плавления смеси при заданном составе заполняюг конечный температурный интервал, причем точке плавления соотвезттвует вполне определенное соотношение между твердой и жидкой фазами.
б. Совсем другой характер имеют диаграммы состояния для систем висмут- кадмий (рис. 153) или свинец-сурьма. Они характеризуются гем, что оба компонента, входящие в состав системы, не образуют будет изменяться вдоль вертикальной прямой 71В. Конденсация газовой смеси начинается в точке Л. Здесь количество жидкости равно нулю. !1о мере сжатия жидкая фаза будет УКндко ть расти.
В точке С отношение масс жидкости и пара равно огношснню отрезков ЛХС и СМ. Однако при дальнейшем сжатии количество жидкости опять начинает уменьшаться. пока в точке В жидкость не исчезнет совсем. Это явление называется обратной конденсацией. з 1281 >7иаераммм состояния бинарных смсесй 497 смешанных кристаллов. Точки Л и В являются точками плавления и<етых кадмия и висмута. Добавление к кадмию висмута понижает точку затвердевания жидкого раствора висмута и кадмия. С увеличением концентрации висмута кривая затнордевания раствора идет вниз. Аналогично ведет себя кривая затвердевания раствора кадмия в висмуте.
Обе кривые пересекаются в точке О, называемой звшентичссхой гпо исай. Область вьппе кривой ЛО В изображает однородную жидкую смесь висмута и кадмия. Область ниже горизонтальной прямой МОА< изображает двухфазную систему, состоящую из кристаллов висмута и кристаллов кадмия. Область, ограниченная замкнутой кривой АОМА, представляет двухфазную систему из кристаллов кадмия и жидкого расплава кадмия с висмутом. Состав жидкого расплава один и тот >ко во всех точках всякой горизонтальной прямой ОЕ, пересекающей рассматриваемую область. Он определяется точкой пересечения Е указанной прял<ой с участком кривой плавления ЛЕО, где все вещество существует в виде жидкого расплава. Содержание жидкой н твердой частей в какой-либо точке В рассматриваемой области определяется обычным правилом рычага: количества твердого кадмия и жидкого расплава обратно пропорциональны длине отрезков ОВ и ЯЕ.
Аналоги шо, область, ограниченная замкнутой кривой О В<<<О, представляет двухфазную смесь состоящую из кристю«.ов висмута и жидкого расплава этого металла с кадмием. рассмотрим процесс затвердевания жидкой смеси при ее охлаждении вдоль вертикальной прямой 111.. В то*<ке 1.
из расплава начнут выделяться кристаллы вдоль кадмия. Система обогащается висмутом, и температура затвердевания ее понижается. Дальше процесс затвердевания идет вдоль кривой 1.ЕО до эвтектической точки О. В этой точке понижение температуры прекращается, пока не затвердеет вся жидкость. В точке О будут прадо.икать выпадать кристаллы останшегося в жидкости кадмия и начнет кристаллизоваться висмут. При этом относительное содержание кадмия и висмута остается неизменным в течение всего процесса кристаллизации.
Эвтектическая то <ка О яви~ется равновесной и«> <кой сосу<две<пополнил, трех <рол: жидкой смеси кадмия с висмутом, кристаллов кадмия и кристаллов висмута. Воскольку в эвтектической точке кристаллизация обоих компонентов происходит одновременно, кристаллическая смось в этой точке состоит из очень мелких кристалликов кадмия и нисмута. Она называется овшек<течссной смсе<ью. или энтон<ниной, Слева от антек синеокой то <ки в области, .расположенной ниже прямой М<<', в эвтектическую смесь вкраплены ранга выделившиеся более крупные кристаллы кадмия, а справа висмута.
Глава ХП СИММЕТРИЯ И СТРОЕНИЕ КРИСТАЛЛОВ В 120. Симметрия тел 1. Симметрия тела выражает свойства его совмещаться с салчнм собой при опредс;и'.нных персмщцсниях. называемых преобрагованл лт илн операциями ещиметричь Эти перемещения пе должны сопрано.кдаться растяжениями, сжатиями, сдвигами и другилчи деформациями, при когорых изменяются расстояния между точками тела. К преобразованиям симметрии относятся: 1) параллельный перенос всех ч очек тела на определенное расстояние (трансляция): 2) поворота гасла вокруг некоторой оси на определенный угол: 3) отражение в плоскощпн; 4) ипверсил или отражение в гпочлх, а также все, комбинации таких преобразований. Под отражением тела в плоскости П понимают операцию, в результате которой каждая точка тела переходит н точку, симметрично расположенную с ней относительно этой плоскости (рис. 154).
Если плоскость П принять за координатную плоскость ХУ прямоугольной системы координат, то при отражении в этой плоскости точка (х, рд г) переходит в точку (хлб — г). В случае двукратного и вообще четного числа отражений в одной и той же плоскости получается гождественное преобразование, при котором тело возвращается в исходное положение. Примером огражех,р, ния в плоскости может служить переход от тела к его мнимому оптичес'кому изображению в плоском зеркале. л Все операции симметрии лчогут быть сведены к последовательно выполняемым операциям отражения в плоскости.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
