ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Бинодаль, спинодаль, критическая точка. Термодинамическая устойчивость фазы из "Метастабильная жидкость " Метастабильные состояния встречаются у фаз различной природы. Это могут быть изотропные или анизотропные фазы, содержащие частицы одного сорта или нескольких сортов. В дальнейшем почти всегда будут рассматриваться однокомпонентные системы. [c.9] Понятие метастабильного состояния предполагает сопоставление двух достаточно протяженных фаз, способных к равновесному сосуществованию. Линия равновесия в переменных температура — давление отделяет участки абсолютно устойчивых состояний той и другой фазы. Ме-тастабильное состояние получается при переходе через линию равновесия без фазового превращения. В этом смысле говорят о вторжении фазы на чужое поле или о ее пересыщении. Глубину вторжения характеризует соответствующая разность (отношение) температур или давлений. Перевести систему в метастабильпое состояние можно различными способами, например меняя температуру при постоянном давлении путем изотермического или адиабатического расширения. Если процесс ведется квазистатически, то путь перехода не влияет на конечное состояние. [c.9] В табл. 1 приведены реализуемые в простой однокомпонентной системе метастабильные состояния (отмечены крестиками). Первой строчке соответствует пересыщение пара относительно условий его равновесия с жидкостью или кристаллом. Во второй строчке — жидкость выше температуры нормального кипения и ниже температуры плавления при заданном внешнем давлении. [c.9] Между тем проверка указанной теории важна не только в связи с ее непосредственными приложениями, но и в более широком плане. Теория использует описание зародышевых фазовых образований, как обычных маленьких пузырьков, капелек или кристалликов. Такой способ описания едва ли применим во всех случаях. Прямое экспериментальное установление термодинамических свойств объектов, содержащих 10 —10 молекул, невозможно. Поэтому реальный путь поисков правильного описания таких малых систем связан с тщательной проверкой кинетической теории зародышеобразования. [c.11] Медленные темпы накопления сведений о перегретых жидкостях вызваны отчасти трудностями методического характера. Но не последнюю роль в этом сыграл взгляд на перегретую жидкость как на принципиально осуществимое, но слишком эфемерное состояние, чтобы связывать с ним серьезные следствия для техники и лабораторной практики. Создание пузырьковых камер продемонстрировало скрытые здесь возможности. Характерна ситуация, которая возникла при использовании пузырьковых камер. Механизм инициирующего действия частиц высокой энергии на образование пузырьков оказался менее ясным, чем наблюдаемые в камерах явления ядерных превращений. В последнее время усилился интерес к перегретой жидкости со стороны инженеров. Оказалось, что углубление наших знаний о начальной стадии вскипания необходимо для решения теплотехнических задач, связанных с иитенсификацией процессов теплообмена в химических аппаратах, ядерных реакторах, реактивных двигателях. Высокие перегревы наблюдаются нри кипении чистых щелочных металлов. [c.12] Чистота системы не во всех случаях является обязательной для возможности больших перегревов жидкости. Ниже будет рассмотрен метод мощного импульсного ввода тепла. Он позволяет создать такой режим вскипания, при котором главную роль играют спонтанные пузырьки пара, несмотря на присутствие в системе готовых центров парообразования. [c.12] Оба вида термодинамической устойчивости впервые были рассмотрены Гиббсом [1]. Он назвал бинодаль границей абсолютной устойчивости фазы, а спинодаль — границей существенной неустойчивости. Область метастабильных состояний при квазистатических переходах лежит между бинодалью и снинодалью ). [c.15] Рд = — (Ни) (ди/др) — адиабатическая сжимаемость, р = ilv — плотность, Сг, — теплоемкость при постоянном объеме. [c.16] Спинодаль соответствует границе устойчивости фазы. Для нее имеем по определению В = Ь, т. е. [c.16] Однородные неустойчивые состояния, для которых ) О, не реализуются при квазистатических процессах и образуют на термодинамической поверхности запрещенную область, стягивающуюся к критической точке. На рис. 2 показана поверхность р = / (Г, р), отмечена бинодаль и спинодаль. Возможность равновесного сосуществования фаз и переходов первого рода связана с наличием области неустойчивости однородных состояний внутри спинодали [20]. Не только знак, но и величина детерминанта I) О и коэффициентов устойчивости характеризуют в известной мере устойчивость системы по отношению к непрерывным изменениям. Такой подход позволяет упорядочить материал по фазовым переходам различной природы [21—24]. [c.17] Вернуться к основной статье