Кристаллическая решетка энергия

Ионная электропроводность, как и у жидких диэлектриков, сопровождается переносом вещества иа электроды. У твердых диэлектриков с электронной проводимостью этого переноса вещества не наблюдается. В твердых кристаллических телах, при низких температурах в первую очередь передвигаются слабо закрепленные ионы, ионы примесей. При высоких температурах движутся основные ионы кристаллической решетки. Энергия активации носителей тока определяет механизм электропроводности в твердых диэлектриках. Удельную проводимость в твердых диэлектриках можно определить так же, как у жидких, пользуясь уравнением [c.20]

Дефекты кристаллической решетки, энергия взаимодействия 120 [c.364]

По мере удаления от ядра дислокации энергия взаимодействия примесей с нею уменьшается и резко падает концентрация примесных атомов. При г За (а—параметр кристаллической решетки) энергия упругого взаимодействия имеет величину порядка энергии теплового движения (kT). Поэтому иа расстоянии г > За примеси не могут собираться в устойчивое облако из-за теплового движения, рассасываются. Чем выше температура, тем меньше концентрация примесных атомов, образующих облако, а устойчивые образования, возникшие при более низких температурах, могут с повышением температуры рассасываться. При некоторой температуре Ti облако оказывается насыщенным — число примесных атомов вдоль оси дислокации приближается к предельному С- Си которому соответствует максимальное использование свободного объема. Можно показать, что для полной блокировки дислокаций необходимо очень малое содержание примеси в решетке основного металла. Например, концентрация атомов примеси, необходимая для образования плотных рядов на всех дислокациях, будет пропорциональна NA , где N—плотность дислокации, Л — межатомное расстояние, Взяв N = 10 см и А = 3 10 см, получим концентрацию атомов примеси всего лишь 10 % (ат.). - [c.300]

С увеличением массы атомов кристаллической решетки энергия оптических фононов и сдвиг частоты при КР уменьшается. Элементарные полупроводники с ковалентной связью между атомами имеют одну активную линию первого порядка. По мере усложнения кристаллической структуры увеличивается количество линий. [c.51]

При столкновениях электронов с узлами кристаллической решетки энергия, накопленная при ускорении электронов в электрическом поле, передается металлической основе проводника, вследствие чего он нагревается. Математическое рассмотрение этого процесса давало возможность прийти к закону Ленца— Джоуля [c.262]

Широко известно, что подводимая к материалу энергия способствует проявлению схватывания. Это относится к теплу, энергии упругих объемных искажений кристаллической решетки, энергии, аккумулируемой атомами при пластической деформации, энергии радиоактивного облучения. Именно с этой точки зрения можно объяснить широкое распространение дробеструйной обработки для подготовки поверхности перед напылением. Прп обдувке стальной дробью поверхности последняя приобретает состояние наклепа, т. е. аккумулирует значительное количество энергии и очищается от окислов и адсорбированных пленок, которые препятствуют возникновению межмолекулярных связей. В таком состоянии облегчается преодоление так называемого энергетического порога схватывания при нанесении на поверхность покрытия. В том же направлении действует, вероятно, и подогрев изделий перед напылением. Улучшение сцепления покрытия с основанием при подогреве последнего многократно подтверждено экспериментально. [c.163]

При образовании сверхструктуры степень упорядочения изменяется в зависимости от температуры. Очевидно, при температуре абсолютного нуля будут наиболее благоприятные условия для существования полностью упорядоченной структуры, когда все атомы занимают правильные положения в кристаллической решетке. При повышении температуры тепловое колебание атомов приводит к некоторому нарушению порядка, в результате чего отдельные атомы занимают неправильные положения в решетке. Степень дальнего порядка определяется параметром S, который в свою очередь определяется произведением г — йу) (г 4-- - ), где г—вероятность того, что данный атом занимает в кристаллической решетке правильное положение w — вероятность того, что атом занимает неправильное положение. Следовательно, r + w = 1. Если все атомы занимают в кристаллической решетке правильные положения (полное упорядочение), то г=1, W = 0 и S=l. Полностью разупорядоченное состояние соответствует равенству числа атомов, занимающих в решетке правильные и неправильные положения при этом S = = 0. Энергия V, необходимая для перевода двух атомов из правильного в неправильное положение, зависит от S и, следовательно, от температуры. Для почти полностью упорядоченного состояния кристаллической решетки энергия V велика, поэтому при низких температурах лишь отдельные атомы могут переходить в неправильное положение. При повышении температуры число атомов, занимающих неправильные положения, растет, S уменьшается и энергия V также уменьшается следовательно, процесс разупорядочения прогрессивно облегчается по мере того, как структура становится все менее упорядоченной, и, наконец, в области критической темпера- [c.155]

Маделунга, а энергия взаимодействия в этом случае будет —aq /r. Значение постоянной Маделунга зависит от типа кристаллической решетки. С другой стороны, при малых г должны проявляться силы отталкивания. Они обусловлены перекрытием электронных облаков ионов, а также взаимным отталкиванием положительно заряженных ядер. Это взаимодействие часто описывают эмпирическим выражением а/г , где а и m — постоянные, характеризующие силы отталкивания. Таким образом, полная энергия взаимодействия в ионной кристаллической решетке (энергия решетки) описывается выражением [c.31]

Первый — фонон — представляет собой квант поля колебаний кристаллической решетки. Энергия колебаний в кристаллической решетке квантована, как и энергия электронов в атоме. Поэтому колебательная энергия может изменяться только дискретно. Термин фонон возник по аналогии с термином фотон — квантом электромагнитного поля. Каждое данное вещество имеет характерное для него 3 [c.67]

Если энергия гидратации недостаточна для разрыва связи между нон-атомами и электронами, т. е. энергия связи в кристаллической решетке превышает энергию гидратации, то на поверхности металла могут разряжаться катионы из раствора. Поверхность металла при этом приобретает положительные заряды. [c.15]

Необходимый тепловой контакт между термометром и телом, температуру которого желательно измерить, не обязательно должен быть механическим контактом. Уже отмечалось, что передача излучения от одного тела к другому позволяет осуществить идеально адекватные способы теплового контакта. Кроме того, хороший физический контакт не обязательно подразумевает хороший тепловой контакт. При очень низких температурах возможно существование магнитных спиновых систем, которые составляют единое целое с кристаллической решеткой, но имеют с ней очень плохой тепловой контакт. На этом факте основаны способы достижения предельно низких температур. С другой стороны, при очень высоких температурах (в плазме) распределение энергии между электронами может существенно отличаться от распределения энергии между ионами. Поэтому можно говорить, что электронная температура отличается от ионной температуры . [c.23]

Выше было показано, что температуры положительны при условии ( О( )/й )>0, т. е. число возможных состояний всегда возрастает с энергией. Это справедливо для свободных частиц или гармонического осциллятора таким образом, жидкости и кристаллические решетки, всегда имеют положительные температуры. Однако существуют некоторые весьма специфические системы, в которых имеется верхний предел спектра энергетических состояний. Если частицы в этих состояниях находятся в тепловом равновесии друг с другом и одновременно термически изолированы от состояний, не имеющих верхнего энергетического предела, то они могут вести себя так, как если бы они обладали отрицательными температурами. Поскольку выше предельного уровня нет других энергетических уровней, при возрастании внутренней энергии системы достигается такое состояние, когда все уровни одинаково заселены. Согласно статистической механике, это мо- [c.24]

Оптимально устойчивыми (реально существующими) структурами элементов являются кристаллические решетки, которые обладают минимальным запасом свободной энергии Р. Так, в твердом состоянии Ы, Ыа, К, Сз, Мо, W и другие элементы имеют решетку типа К8, а А1, Са, Си, Ag, Аи, Р1 и другие — решетку типа Гб. [c.11]

Несовершенства строения кристаллов влияют на энергетическую неустойчивость кристаллической системы в целом. В наибольшей степени несовершенства строения проявляются в бездиффузионных процессах при самопроизвольной перестройке кристаллической решетки. Поскольку несовершенства строения характеризуются повышенной величиной свободной энергии и их передвижение, как указывалось ранее, в зависимости от типа кристаллической решетки также обусловлено энергетическими факторами, большое значение в установлении наиболее оптимальных в энергетическом отношении способов перестройки решетки кристаллов играют дислокации. Винтовая дислокация, например, на поверхности кристалла стимулирует кристаллизацию с минимальными затратами энергии по сравнению с кристаллизацией на идеально плоской грани. [c.26]

С другой стороны, адсорбционная теория опирается на тот факт, что большинство металлов, подчиняющихся определению 1, являются переходными металлами в периодической системе (т. е. они имеют электронные вакансии или неспаренные электроны в d-оболочках атома). Наличие неспаренных электронов объясняет образование сильных связей с компонентами среды, особенно с Оа, который также содержит неспаренные электроны (что приводит к появлению парамагнетизма) и образует ковалентные связи в дополнение к ионным. Кроме того, переходные металлы имеют высокую температуру возгонки по сравнению с непереходными, что благоприятствует адсорбции компонентов окружающей среды, так как атомы металла стремятся остаться в кристаллической решетке, а образование оксида требует выхода из нее. Образование химических связей при адсорбции кислорода переходными металлами требует большой энергии, поэтому такие пленки называются хемосорбционными, в отличие от низкоэнергетических пленок, называемых физически адсорбированными. На поверхности непереходных металлов (например, меди и цинка) оксиды образуются очень быстро и любые промежуточные хемосорбционные пленки являются короткоживущими. На переходных металлах хемосорбированный кислород термодинамически более стабилен, чем оксид металла [22]. Многослойная адсорбция кислорода, характеризующаяся ослаблением связей с металлом, приводит с течением времени к образованию оксидов. Но подобные оксиды менее существенны при объяснении пассивности, чем хемосорбционные пленки, которые продолжают образовываться в порах оксида. [c.81]

Виды элементарных связей в твердых телах. Характер и значение энергии элементарных связей (их прочность) зависят от природы вещества и типа кристаллической решетки твердого тела. [c.8]

На первый взгляд кажется, что образование монолитного соединения двух одинаковых монокристаллов с идеально гладкими и чистыми поверхностями возможно при любой температуре и без приложения внешней энергии. Для этого достаточно сблизить их поверхности на расстояние, соизмеримое с параметрами кристаллической решетки (порядка долей нанометра). Тогда между сопряженными атомами возникнут связи, граница раздела А (рис. 1.1) исчезнет и произойдет сварка. Такой процесс кажется вероятным и не противоречит второму началу термодинамики, так как свободная энергия системы при этом должна уменьшиться на величину энергии двух исчезнувших поверхностей раздела. [c.11]

Ионные растворы, образующиеся при плавлении ионных кристаллов или кристаллов с ковалентной полярной связью, обладают громадной концентрацией, так как при плавлении твердых тел объем расплава увеличивается только на 6—8%. Расстояния между ионами в расплаве будут близки к расстояниям между ними в кристалле, а следовательно, энергия взаимодействия между ними будет приближаться к их энергии в кристаллической решетке. [c.289]

В процессе кристаллизации в твердом металле возникают дефекты кристаллического строения. Закономерность строения кристаллической решетки нарушается наличием несовершенств. Несовершенства кристаллического строения вызывают большие флуктуации внутренней энергии, влияют на прочность, пластичность, деформационную способность металлов, их коррозионную стойкость, склонность к хрупким разрушениям, на технологи--ческую прочность при сварке. [c.467]

Образование точечных дефектов вызвано тем, что атомы, совершающие колебания в узлах кристаллической решетки, вследствие флуктуаций энергии или внешнего энергетического воздействия получают дополнительный запас энергии и переходят в состояние с большей потенциальной энергией. [c.468]

Приведем расчет энергии взаимодействия пары атомов металла и взаимодействия таких же атомов в решетке. Например, для лития энергия связи в молекуле /=1,14 эВ. равновесное межатомное расстояние гравн. 2,7 А. Для кристаллической решетки энергия решетки 11=1,1 эВ, равновесное расстояние между атомами составляет 3,03 А и, формально, при координационном числе к.ч.=12 энергия межатомной связи в решетке равна 0,14 эВ, Таким образом, при ослаблении межатомных связей в кристагше наблюдается выигрыш в энергии кристаллической решетки. Поскольку в пористой части переходного слоя растягивающие напряжения обусловливают увеличение периода решетки (расстояния между атомами), то энергия данной зоны имеет еще большее значение по сравнению с энергией объемной кристаллической решетки, что вносит вклад в интегральную величину поверхностной энергии. [c.120]

Изменение энтальпии АН характеризует изменение внутренней энергии системы от изменения энергии кристаллической решетки, энергии всех видов движения частиц, составляюп(их систему, энергии упругих искажений кристаллической решетки. Следовательно, АН по-казывает обш,ее изменение энергии системы при превращении или тепловой эффект нреврап ения. [c.148]

Классическая электронная теория металлов представляет твердый проводник в виде системы, состоящей из узлов кристаллической ионной решетки, внутри которой находится электронный газ из коллективизированных (свободных) электронов. В свободное состояние от каждого атома металла переходит от одного до двух электронов. К электронному газу применялись представления и законы статистики обычных газов. При изучении хаотического (теплового) и направленного под действием силы электрического поля движения электронов был выведен закон Ома. При столкновениях электронов узлами кристаллической решетки энергия, накопленная при ускорении электронов в электрическом поле, передается металлической основе проводника, вследствие чего он нагревается. Рассмотрение этого вопроса привело к выводу закона Джоуля—Ленца. Таким образом, электронная теория металлов дала возможность аналити- [c.187]

В. Маенинг и X. Тафернер [15], проанализировав основные факторы, влияющие на формирование физического предела выносливости (микроструктура, тип кристаллической решетки, энергия дефекта упаковки, размер зерна, влияние атомов замещения и внедрения, деформационное старение, процессы упроч- [c.166]

Ато-мы данного элемента могут образовать, если исходить только из геометрических соображений, любую кристаллическую решетку. Однако устойчивым, а следовательно, реально существующим типом является решетка, обладающая иаиболее низким запасом свободной энергии. Так, например, в твердочм состоянии литий, натрий, калий, (рубидий, цезий, молибден вольфрам и другие металлы имеют объемноцентрированную ку бическую решетку алюминий, кальций, медь, серебро, золото платина и др. — гранецентрированную, а бериллий, магний цирконий, гафний, осмий и иекоторые другие — гексагональную [c.55]

Если у двух металлов с одинаковыми кристаллическими решетками сильно различаются атомные радиусы, то образование твердых растворов между этими металлами сильно искалоет кристаллическую решетку, что приводит (К накоплению в решетке упругой энергии. Когда это искажение достигает определенной величины, кристаллическая решетка становится неустойчивой и наступает предел растворимости. [c.103]

Указанные условия реализуются различными способами сварки путем энергетического воздействия на материал в зоне сварки. Энергия вводится в виде теплоты, уиругопластической деформации, электронного, ионного, электромагнитного и других видов воздействия. В результате поверхностные атомы металлов и кристаллических неметаллических материалов образуют общие для соединяемых заготовок кристаллические решетки, а на поверхности пластмасс происходит объединение частей молекулярных цепей. [c.182]

Если энергия гидратации недостаточна для раэрыва связи мехду ион-атомами и электронами, т.е. энергия связи в кристаллической решетке превышает энергии гидратации, то на поверхности металла могут разряжаться катионы иа раствора. Поверхность металла при этом приобретает положительные варяды, которые с анионами раствора также обравуют двойной электрический слой (рис. 8,6). [c.24]

Коэффициент диффузии D, m V , т, е. количество вещества, диффундирующего ч(рез единицу площади (1 см ), в единицу времени (I с) при перепаде концентрации, равном единице, зависит от природы сплава, размеров зерна и особенно сильно от температуры. Температурная зависимость коэффициента диффузии подчиняется экспоненциальному закону D = Do ехр 1—Q/RT], где О,, — предэкспоненциалЬ ный множитель, величина которого определяется типом кристаллической решетки R — газовая постоянная, 8,31 Дж-К МОЛь" Т — температура, К Q — энергия активации, Дж/г-атом. [c.28]

Примеси, удовлетворяющие этим требованиям, обладают естественной активностью. Естественная активность дисперсных частиц, взвешенных в жидкости, связана с закономерностями зарождения центров кристаллизации на твердых поверхностях, которые rj общем виде были сформулированы П. Д. Данковым и С. Т. Конобеевским. Превращение на поверхности твердого тела развивается таким образом, чтобы конфигурация атомов твердой фазы сохранилась (или почти сохранилась) и в новой твердой фазе. Возникающая при указанном процессе кристаллическая решетка новой фазы сопрягается с кристаллической решеткой старой фазы подобными кристаллографическими плоскостями, параметры кото[)ых 01личаются друг от друга минимально. Причина закономерной ориентации двух фаз с термодп-ппмическои точки зрении состоит в том, что минимум поверхностной энергии обеспечивается при максимальном сходстве в расположении атомов на соприкасающихся гранях старой и новой фаз. [c.36]

Известны полиморфные превращения F e Fe , Соа Соц, Ti Tip, Sria Snp, Мп Мпр Mn.j, Мпб- Металлы Са, Li, Na, s, Sr, Те, Zr, V и большое число редкоземельных металлов также имеют модификации. Полиморфное превращение протекаег в том случае, если при данной температуре может существовать металл с иной кристаллической решеткой и меньшим уровнем свободной энергии. [c.40]

Превращения при распаде твердого раствора протекают с образованием фаз, имеющих состав, отличный от исходной матричной фазы. Поэтому для гомогеЕиюго возникновения зародыша новой фазы критического размера необходимо наличие флуктуаций энергии и концентрации. Чем больше степень переохлаждения, тем меньше критический размер зародыша и требуемые для его образования флуктуации энергии и концентрации. Чаще зародыши образуются в дефектных местах кристаллической решетки, на границах зерен, в местах сконления дислокаций, на включениях примесей и т. д. (гетерогенное зарождение). Это объясняется уменьшением работы образования критического зародыша (по сравнению с гомогенным зарождением) и его размеров. [c.103]

Образование стабильной фазы приводит сплав к состоянию с минимумом свободной энергии. Однако, если новая стабильная фаза по составу или структуре кристаллической решетки сильно отличается от исходной, нередко возникает метастабильная фаза, которая по составу или структуре является промежуточной. Образование метастабильной фазы хотя н ведет к снижению свободной энер1 пи системы, но оно не обеспечивает ее минимума. Несмотря на эго, образование метастабильной фазы в ряде случаев кинетически более выгодно, так как она лучше сопрягается с решеткой исходной фазы и требует меныпих флуктуаций концентрации. [c.104]

Все дислокации характеризуются энергией искажения кристаллической решетки. Критерием этого искажения и служит вектор сдвига (или вектор Бургерса). [c.20]

Это уравнение называют логарифмическим. Соответственно, график, построенный в координатах у — g t + onst) или у — — Ig t (при t > onst) имеет вид прямой линии. Логарифмическое уравнение, впервые полученное Тамманном и Кестером [11], отражает поведение многих металлов (Си, Fe, Zn, Ni, Pb, d, Sn, Mn, Al, Ti, Та) на начальных стадиях окисления. Вначале справедливость этого уравнения ставилась под сомнение. Были сделаны попытки вывести уравнения на основе предположений о существовании специфических свойств оксидов, таких как наличие диффузионных барьеров и градиентов ионной концентрации и других. Эти предположения не получили экспериментального подтверждения. С другой стороны, было показано, что логарифмическое уравнение можно вывести из условия, 4TQ скорость окисления контролируется переходом электронов из металла в пленку продуктов реакции, причем эта пленка имеет пространственный электрический заряд во всем своем объеме (7, 12]. Преобладание заряда, обычно отрицательного, в оксидах вблизи поверхности металла, подобно электрическому двойному слою в электролитах, было установлено экспериментально. Таким образом, любой фактор, изменяющий работу выхода электрона (энергию, необходимую для удаления электрона из металла), например ориентация зерен, изменения кристаллической решетки или магнитные превращения (точка Кюри), изменяет скорость окисления, что и наблюдалось в действительности [13—15. Когда толщина пленки превышает толщину пространственно-заряженного слоя, определяющим фактором обычно становится скорость диффузии или миграции сквозь пленку. При этом начинает выполняться параболический закон, и ориентация зерен или точка Кюри перестают оказывать влияние на скорость окисления. Исходя из этого, можно сказать, что в начальной стадии оксидная пленка на металлах [c.193]

При затвердевании расплавленного материала слабые адге знойные связи заменяются прочными химическими связями, соответствующими природе соединяемых материалов и типу их кристаллической решетки. При сварке плавлением вводимая энергия (обычно тепловая) должна обеспечивать расплавление основного и присадочного материалов, оплавление стыка, нагрев кромки и т. д. При этом происходит усиленная диффузия компонентов в расплавленном и твердом материалах, их взаимное растворение. Эти процессы, а также кристаллизация расплавленного металла сварочной ванны (или припоя) обеспечивают объемное строение зоны сварки, что обычно повышает прочность сварного соединения. [c.13]

ПО объему кристаллического зерна путем замены одного атома в кристаллической решетке другим, но этот путь требует очень высоких энергий активаций, соизмеримых с энергией кристаллической решетки. Например, торий диффундирует в вольфраме объемно, требуя энергии активации 502 кДж/моль. Если диффузия идет по границам зерен, где имеется много нарушений кристаллической структуры — вакансий и дислокаций, то энергия активации составляет 393,5 кДж/моль. При поверхностной диффузии тория по вольфраму энергия активации составляет всего 278 кДж/моль (торирование вольфрама). Соответственно резко изменяются коэффициенты диффузии, так как уравнение для коэффициента диффузии аналогично уравнению константы скорости химической реакции в зависимости от температуры [c.299]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...