Состояние равновесное температурой

Для металлов, имеющих сильную склонность к переохлаждению до спонтанного образования центров затвердевания, таких, как галлий, олово, сурьма, описанного выше охлаждения гнезда термометра недостаточно. Получающееся при этом падение температуры стенки гнезда термометра не приводит к возбуждению кристаллизации, поскольку эти металлы могут оставаться в переохлажденном жидком состоянии в случае сурьмы примерно на 40 К ниже равновесной температуры затвердевания. Интенсивное охлаждение наружной стенки тигля потоком аргона или азота [21] позволяет преодолеть эти особенности металлов. В этом случае тигель, но не сколь-нибудь значительный участок печи, должен быть быстро охлажден на несколько десятков градусов. Этого достаточно для возникновения центров кристаллизации по всей внутренней стенке тигля. Выделяющейся теплоты перехода достаточно для повышения температуры образца и тигля до температуры затвердевания в течение нескольких минут. Достижение плато затвердевания образца происходит в результате быстрого роста дендритов, что всегда наблюдается при затвердевании из переохлажденного состояния. Затем рост дендритов прекращается и оставшийся металл затвердевает с гладкой поверхностью раздела фаз, медленно продвигающейся к гнезду термометра. Альтернативный метод [55] возбуждения центров кристаллизации таких металлов, как олово и сурьма, состоит в удалении тигля с образцом из печи при достижении в ней температуры затвердевания и помещении его в другую печь, имеющую температуру примерно на 90 °С ниже. Как только из-за выделяющегося при начале затвердевания тепла прекратится охлаждение тигля с образцом, он переносится в исходную печь, имеющую температуру лишь на несколько градусов ниже температуры затвердевания. Успех подобной процедуры ярко демонстрирует выделение энергии при переходе от жидкого состояния к твердому. [c.177]

При отсутствии фазовых переходов система частица — газ всегда при t- oo будет стремиться к равновесному состоянию, когда температура становится однородной и равной Tg. Эту температуру и соответствующее давление моншо определить [c.313]

Температура Т , при которой равновероятно как твердое, так и жидкое состояние, — равновесная или теоретическая температура кристаллизации. Затвердевание металла при этой температуре еще не происходит. Для кристаллизации необходимо образование зародышей и их рост в результате присоединения частиц контактирующей с ними жидкости. Это достигается при температуре ниже критической, т. е. при переохлаждении. [c.435]

Кинетика диффузионного превращения. Диффузионное превращение происходит по механизму образование зародыша и рост новой фазы . Этот тип превращения подчиняется тем же общим закономерностям, что и процессы кристаллизации жидкости (см. гл. 12). Существуют некоторые особенности, связанные с твердым состоянием исходной и образующейся фаз и относительно низкой температурой превращений. Образование зародышей критических размеров сопровождается увеличением свободной энергии системы, равным /з поверхностной энергии зародышей (остальные две трети компенсируются уменьшением объемной свободной энергии). Возникновение зародышей обеспечивается в результате флуктуационного повышения энергии в отдельных группах атомов. При превращении в сплавах образуются фазы, отличающиеся по составу от исходной, поэтому для образования зародыша необходимо также наличие флуктуации концентрации. Последнее затрудняет образование зародышей новой фазы, особенно если ее состав сильно отличается от исходной. Другой фактор, затрудняющий образование зародыша новой фазы, связан с упругой деформацией фаз, которая обусловлена различием удельных объемов исходной и образующейся фаз. Энергия упругой деформации увеличивает свободную энергию и, подобно поверхностной энергии, вносит положительный вклад в баланс энергии. Критический размер зародышей и работа их образования уменьшаются с увеличением степени переохлаждения (или перегрева) по отношению к равновесной температуре Гр, а также при уменьшении поверхностной энергии зародыша. [c.493]

Иногда утверждают, что отрицательные абсолютные температуры вводятся из каких-то высших соображений и только для характеристики неких крайне неравновесных состояний. Что температура равновесных состояний всегда положительна, а об отрицательных абсолютных температурах, если и можно говорить, то только в очень условном смысле, как бы вопреки термодинамике, так что лучше этого не делать. [c.94]

На основании таких экспериментальных фактов в термодинамике вводится понятие температуры. Постулат о температуре утверждает, что суш,ествует интенсивная функция состояния равновесной термодинамической системы — температура. Равенство температур двух или нескольких систем является необходимым условием их равновесия между собой. Эта формулировка подразумевает, что внутри системы нет адиабатически изолированных частей, иначе равновесная система может оказаться термически неоднородной и температура как свойство системы может не существовать. Температура является, следовательно, тем внутренним свойством, которое наряду с внешними свойствами должно определять состояние термодинамического равновесия. [c.22]

С изменением внешних условий, например, температуры, свободная энергия системы изменяется по сложному закону, который различен для твердого и жидкого состояния (рис. 24). При температурах выше равновесной температуры плавления 7), меньшей свободной энергией обладает жидкая фаза, а ниже этой температуры - твердая фаза. При температуре Т обе фазы могут существовать одновременно и процесс кристаллизации еще не начинается. Для его начала необходимо, чтобы процесс был термодинамически выгоден системе и сопровождался уменьшением свободной энергии системы. Из кривых на рис. 24 видно, что это возможно при охлаждении жидкости ниже равновесной температуры Т . [c.41]

Универсальное соотношение между спектрами поглощения и люминесценции Степанова. Б. И. Степанов, исходя из самых общих термодинамических соображений, не учитывающих индивидуальных особенностей конкретных молекул, получил универсальное соотношение между их спектрами поглощения и люминесценции. При этом он базировался на представлении, что за время между актами поглощения и люминесценции (за время, меньшее, чем т) успевает установиться равновесное распределение возбужденного электронного состояния, определяемого температурой среды. В этих условиях распределение энергии в спектре люминесценции сложных молекул должно совпадать с распределением энергии в спектре теплового излучения тех же молекул, которое определяется законом Кирхгофа. Установленное на основе этих соображений универсальное соотношение Степанова имеет вид [c.177]

Легко заметить, что положение о существовании температуры t у всякой равновесной системы можно сформулировать в виде принципа изотермической недостижимости около каждого состояния равновесной системы существуют такие состояния, которые недостижимы изотермически (т. е. при условиях, когда система все время находится в тепловом контакте с термостатом). Действительно, из состояния системы с температурой / = ] нельзя изотермически перевести систему в состояние с температурой t = t2. Аналогично этому, невозможность адиабатно (т. е. в условиях, когда система теплоизолирована) перевести равновесную систему из состояния 1 в некоторое состояние 2 означает, что в состоянии 1 система имеет значение некоторой функции состояния a = Ti, а в состоянии 2 — <з = <32Ф<Зх, причем эта функция при адиабатных равновесных процессах не изменяется (da = 0 при bQ = 0). [c.56]

Согласно второму исходному положению термодинамики, при равновесии все внутренние параметры являются функциями внешних параметров и температуры, и поэтому, когда Д и Г заданы, они не нужны для определения состояния равновесной системы. Если система отклонена от состояния равновесия, то внутренние параметры уже не являются функциями только внешних параметров и температуры. Поэтому неравновесное состояние необходимо характеризовать дополнительными независимыми параметрами. Это позволяет рассматривать неравновесную систему как равновесную, но с большим числом параметров и соответствующих им обобщенных сил, удерживающих систему в равновесии, причем термодинамические функции системы в неравновесном состоянии будем считать равными значениям этих функций у равновесной системы с дополнительными удерживающими силами . [c.120]

Температура. Состояние термического равновесия термодинамических систем связано с внутренним интенсивным параметром — температурой. В термически равновесном состоянии системы температура во всех ее точках одинакова. [c.16]

Уравнение состояния. Равновесное состояние термодинамической системы, а следовательно, и макроскопические свойства системы в состоянии равновесия вполне определяются ее внешними параметрами и температурой. [c.12]

Состояние однородного рабочего тела однозначно определено, если заданы любые два из указанных выше трех основных параметров. Любой третий параметр является однозначной функцией двух заданных параметров. Следовательно, можно написать, что v = f(p, Т), T=параметров рабочего тела однозначно связаны между собой уравнением /(р, и, Т) = 0, которое называется термическим уравнением состояния рабочего тела. Оно характеризует термодинамическое состояние вещества, находящегося в равновесии, т. е. когда во всей его массе устанавливается постоянство термодинамических параметров состояния. Равновесное состояние рабочего тела или термодинамической системы можно изобразить графически в координатах любых двух параметров состояния. Так, в координатах р, v любая точка будет однозначно определять давление и удельный объем. Значение же температуры определится из уравнения состояния. Естественно, что в равновесном состоянии не происходит никаких превращений энергии. [c.8]

Учтем, что процессы установления равновесия на междоузлиях идут быстрее, чем на узлах.- Рассмотрим сначала случай, когда практически за все время, пока существенно изменяются функции 01(1) и 2(1), степень дальнего порядка в сплаве ц заметно не изменится и может считаться постоянной. В соответствии с этим опять примем, что в некоторый момент времени = О температура сплава скачкообразно изменяется от значения Т = Т до постоянного значения Т = Г2, например, в результате закалки, а величина т] при этом не изменяется и во все время, пока устанавливается соответствующее температуре Т2 равновесие на междоузлиях, сохраняет то же значение, которое было и при Т = Т в момент i = 0. Это значение ц может быть как равновесным при температуре Тх, так и неравновесным, полученным предварительной закалкой, и считается заданной постоянной величиной. Считаем также, что к моменту времени I = = о на междоузлиях ун е установилось равновесное состояние для температуры Т. Такому случаю соответствуют начальные условия задачи (32,15), где С] и сг определяются, как было указано выше, для случая ГЦК решетки. [c.334]

В процессе эксперимента регистрируются сила (коэффициент) трения для приработанного состояния поверхностей, температура на поверхности трения и контурная площадь касания. По профилограммам рассчитывается критерий Д и измеряется величина Ра по показанию профилографа-профилометра Калибр-201 . Строятся графики зависимости величины критерия равновесной шероховатости А от контурного давления Рс и от [c.62]

Исследованы поверхностные и контактные свойства жидких и твердых фаз систем Аи — Si и Аи — Ge, измерены поверхностное натяжение и плотность жидких сплавов во всей области концентраций и температурном интервале 360— 1600 С, определены краевые углы смачиваемости твердых золота и германия, золота и кремния соответственно для систем Аи — Si, Аи — Qe равновесными жидкими сплавами для двухфазных полей диаграмм состояния при температурах от эвтектических до температур плавления компонентов. Рис. 10, библиогр. 29. [c.222]

Концентрация газовых примесей в теплоносителе существенно зависит от протекания обратимой реакции в активной зоне реактора. Для равновесного состояния при температуре Т справедливо выражение [c.328]

Отметим в диаграмме Т—s (рис. 5-1) состояние жидкости на входе в канал точкой а. Поскольку движение до разрыва считается изоэнтропийным, а температура сохраняется примерно стабильной, эта же точка характеризует состояние перегретой жидкости и перед фронтом скачка. Удельному объему v отвечает изохора аЬ. Область возможных состояний равновесной парожидкостной среды с температурой Т , меньшей Tj, и удельным объемом [c.165]

Отношение р р называется степенью перенасыщения. Уравнение (1) показывает, что если поверхность раздела пара и жидкости имеет кривизну (1/ "кр), давление р пара в равновесном состоянии при заданной температуре Т значительно превышает давление р соответствующее равновесному состоянию при плоской поверхности раздела. При заданном давлении р температура Т, соответствующая равновесному состоянию у поверхности раздела, имеющей кривизну l/f p, будет ниже равновесной температуры соответствующей плоской поверхности раздела. Разность температур ЬТ = — Т называется степенью переохлаждения. [c.6]

Сложнее решается вопрос о значении собственной температуры на главной части поверхности, омываемой быстродвижущимся потоком газа. В пограничном слое, будь то ламинарном или турбулентном, происходит торможение элементов потока из-за действия соответствующих сил трения и, следовательно, имеет место внутреннее тепловыделение. Поскольку в направлении к стенке тепло, по условию, передаваться не может, тепловыделению вследствие трения противостоит теплопроводность (молекулярная или турбулентная) в направлении менее разогретой области, т. е. прочь от стенки. В стационарном состоянии оба взаимно противоположных эффекта компенсируют друг друга в каждой точке поля, обусловливая установление некоторого стабильного профиля температур по внешней нормали к стенке. Чем интенсивнее будет теплопроводность при фиксированной мощности местного тепловыделения, тем меньшей окажется равновесная температура на данном удалении от стенки и, следовательно, на самой стенке. Это рассуждение, как, разумеется, и основное уравнение энергии (4-22), указывает на роль числа Прандтля (отношение коэффициентов кинематической вязкости и температуропроводности) при решении задачи о собственной температуре стенки. На рис. 5-6 приведена для примера расчетная эпюра температур по нормали к продольно обтекаемой воздухом пластине при ламинарном пограничном [c.139]

Как и при испарении воды, в данных условиях имеют место процессы теплопроводности и диффузии, на которые в большинстве случаев оказывают влияние характер изменения скорости движущейся газовой фазы и ее турбулентность. Однако горение твердого углерода сопровождается химическими реакциями двух видов гомогенной (т. е. в газовой фазе) и гетерогенной (т. е. на поверхности раздела). Известно, что химические реакции не могут протекать с конечной скоростью в отсутствие конечного отклонения от термодинамического равновесия. Более того, при низких температурах эти отклонения могут быть весьма значительными. Следовательно, нельзя полагать, как в примере с водой и паровоздушными смесями, что S- и L-состояния равновесны. [c.42]

Изменение энергии Гиббса металла в жидком и твердом состоянии в зависимости от температуры показано на рис. 18. Выше температуры Гд более устойчив жидкий металл, имеющий меньший запас свободной энергии, а ниже этой температуры устойчив твердый металл. При температуре Тц значения энергий Гиббса металла в жидком и твердом состояниях равны. Температура Тд соответствует равновесной температуре кристаллизации (или плавления) данного вещества, при которой обе фазы (жидкая и твердая) могут сосуществовать одновременно. Процесс кристаллизации при этой температуре еще не начинается. Процесс кристаллизации развивается, если созданы условия, когда возникает разность энергий Гиббса АС, образующаяся вследствие меньшей энергии Гиббса твердого металла по сравнению с жидким. [c.25]

При нагревании гомогенного сплава плавление начинается при истинной равновесной температуре без перегрева, аналогичного переохлаждению. Однако в случае превращений в твердом состоянии эффект температурного гистерезиса иногда очень значителен, так что кривые охлаждения и кривые нагрева дают температуры превращения, лежащие соответственно ниже и выше истинных равновесных значений. При превращении в твердом состоянии новая фаза обычно развивается и растет из зародышей в этих условиях должна произойти некоторая диффузия, чтобы группы атомов перестроились и образовали решетку, характерную для новой фазы. [c.121]

Изменение свободной энергии при кристаллизации. На фиг. 22 даны кривые, которые характеризуют изменение свободной энергии жидкого Рж и твердого металла в зависимости от температуры. Точка То, отвечающая пересечению кривых, соответствует равно--весной температуре кристаллизации (плавления), когда свободные энергии жидкой и твердой фаз равны Рж = Рщв). Процесс кристаллизации возможен лишь при наличии некоторой разности свободных энергий АР. Разность свободных энергий при температуре Tq равна нулю (Рж — Рте = 0), т. е. жидкий и твердый металлы находятся в равновесии. Следовательно, процесс кристаллизации из Жидкого состояния возможен лишь при условии переохлаждения металла ниже равновесной температуры плавления Тд, когда запас свободной энергии металла в твердом состоянии меньше, чем в жидком Рж. [c.38]

При высоких температурах (десятки тысяч градусов и выше), гязооб разное веш,ество переходит в состояние плазмы, характеризующейся развити см процессов ионизации, вплоть до полного разрушения электронной оболочки атомов. Однако было бы неправильно рассматривать плазму как четвертое агрегатное состояние вещества, что, кстати, довольно часто делается. Если бы эго было так, то переход вещества в плазменное состояние протекал бы до конца при постоянных (равновесных) температуре и давлении согласно правилу фаз (см. ниже гл. V, п. 1) для однокомпонентных систем, что не наблюдается в действительности. [c.20]

Если система однокомпонентна, то диаграмма состояния будет иметь одно измерение (шкала температур), и соответствующие Т0Ч1КИ на прямой покажут равновесную температуру изменения агрегатного состояния (рис. 86). [c.112]

Прямым и исключительно важным следствием постулатов о равновесии и температуре служит вывод о том, что в равновесных системах все внутренние термодинамические свойства являются функциями внешних свойств и температуры системы. Зтим утверждается существование строго ограниченного числа независимых переменных, определяющих внутреннее состояние равновесной системы, т. е. все множество ее термодинамических свойств. Число независимых переменных, достаточное для описания термодинамического состояния равновесной сис темы, известно под названием общая вариантность равновесия, оно, следовательно, на единицу больше числа внешних переменных. Если открытая система содержит с компонентов и может изменять свой объем, то число внешних переменных будет с+, а вариантность в случае полного равновесия равняется ( + +2. Этим числом учитывается возможность существования одного теплового, одного механического и с диффузных контактов системы с окружением. [c.23]

Изложенное положение о существовании температуры как особой функции состояния равновесной системы представляет второе исходное положение термодинамики. Р. Фаулер и Э. Гуггенгейм назвали его нулевым началом, так как оно, подобно первому и второму началам, определяющим существование некоторых функций состояния, устанавливает существование температуры у равновесной системы. [c.19]

Конденсацией называется про( есс фазового перехода вещества из парообразного состояния в жидкое. Конденсация может происходить как в объеме пара, так н на охлаждаемой поверхности. В теплообменных аппаратах холодильной, пищевой, химической и других отраслей промышленности конденсация происходит обычно па твердой поверхности (внутри или снаружи труб, в плоских каналах и т, д.). Для осуш,ествлення этого процесса необходимо, чтобы температура поверхности была ии ке равновесной температуры насыщения хладагента при дашюм давлении для чистых веществ и при парциальном давлс иш для парогазовых смесей. [c.209]

На практике встречаются и неадпабатные процессы испарения, при которых некоторое количество теплоты передается через поверхность испарения в жидкую фазу. Теплота может расходоваться на подогрев поступающей на испарение жидкости и частично теряться в окр жающую среду через ограждение жидкости. В этом случае i/ t = qp - - q . Условие теплового баланса на поверхности позволяет выявить равновесное состояние системы и соответствующее ему. пачение равновесной температуры поверхности жидкости, [c.226]

Цель данной работы >—полное исследование поверхностных и контактных свойств жидких и твердых фаз этих систем измерены поверхностное натяжение и плотность жидких сплавов во всей области концентрации и температурном интервале 360— 1600° С определены краевые углы смачиваемости твердых фаз золота и германия, золота и кремния соответственно для систем Аи — Si и Аи — Ge равновесными жидкими сплавами для двухфазных полей диаграмм состояния при температурах от эвтектических до температур плавления компонентов рассчитаны работа адгезии, адгезионное натяжение, коэффициент растекания, а также межфазное натяжение изучена микро и макроструктура сплавов, в частности эртектического состава. [c.4]

Кривая ликвидуса как функция может быть легко определена экспериментально, так же как и АЯ и удельные теплоемкости металла 1. Тогда неизвестными в (IV-4) остаются лишь относительная парциальная молярная свободная энергия вещества 1 и коэффициент активностиСтандартным состоянием для этих величин является переохлажденная чистая жидкая фаза компонента 1, т. е. Г,)=0 и/ > = О, Г,) =1. Однако необходимо отметить, что (IV-4) не дает или в функции при постоянной температуре, поскольку разным равновесным температурам отвечают разные составы. Коэффициент активности при постоянной температуре может быть получен, если также известна парциальная молярная теплота смешения 1333]. Уравнение (IV-4) применялось без упрощающих приближений, в соответствии с современной теорией электролитов. Для металлических растворов можно ввести следующие приближения. [c.84]

Рассмотрим второй пример. Предположим, что изолированная система состоит, как и раньше, из источника работы, обладающего свойствами идеального газа, и среды. Начальное состояние источника работы характеризуется точкой 1 в р, у-диаграмме (рис. 3-21, давлениетемпература Т- ). Как и в предыдущем примере, будем считать, что процесс идет до тех пор, пока в системе не установится равновесие. В этом случае точка 2 снова характеризует состояние источника работы при температуре и давлении, равных таковым для среды, т. е. состояние источника работы в равновесии со средой. Прежде всего необходимо определить возможный обратимый путь перехода источника работы из состояния 1 в состояние 2. Как уже отмечалось выше, единственными обратимыми процессами при наличии в системе лишь одного источника тепла с неизменной температурой (среды с температурой Го) могут быть адиабатный и изотермический процессы при температуре Го- Поэтому единственным возможным обратимым путем перехода источника работы из состояния 1 в равновесное со средой состояние 2 является адиабатное расширение из начального состояния до температур среды (адиабата 1-а на рис. 3-21) и дальнейшее сжатие при неизменной температуре Го (изотерма а-2). [c.103]

Для расчета роста капли необходимо знать ее температуру Т. На основании исследований Сто-долы применительно к условиям течения в паровых турбинах доказывается [1 гл. I], что температуру капли с достаточной точностью можно принимать равной ее равновесной температуре при заданном давлении пара р, т. е. считать T = Ts%, где Ts — температура насыщения внутри капли. Последняя определяется из формулы (XIII.2) для заданного размера капли и состояния пара Т" и р". Для этих параметров находим ps и соответствующее этому давлению = Tsi = Т. [c.228]

Полимеры с пространственной структурой находятся только в стеклообразном состоянии. Редкосетчатая структура позволяет получать полимеры в стеклообразном и высокоэластическом состояниях. Различные физические состояния полимера обнаруживаются при изменении его деформации с температурой. Графическая зависимость деформации, развивающейся за определенное время при заданном напряжении, от температуры называется термомеханической кривой (рис. 201). На кривых имеются три участка, соответствующие трем физическим состояниям. Средние температуры переходных областей называются температурами перехода. Для линейного некристаллизирующегося полимера (кривая 1) область / — область упругих деформаций (е = 2ч-5 %), связанная с изменением расстояния между частицами вещества. При температуре ниже полимер становится хрупким. Разрушение происходит в результате разрыва химических связей в макромолекуле. В области II небольшие напряжения вызывают перемещение отдельных сегментов макромолекул и их ориентацию в направлении действующей силы. После снятия нагрузки молекулы в результате действия межмолекулярных сил принимают первоначальную равновесную форму. Высокоэластическое состояние характеризуется значительными обратимыми деформациями (сотни процентов). Около точки кроме упругой и высокоэластической деформации возникает и пластическая. [c.440]

Кристаллизацией (пqDвичнoй) называют процесс перехода металла ю жидкого состояния в твердое. Движущей силой процесса является стремление системы (сплава) к более термодинамически устойчивому состоянию, характеризуемому пониженной свободной энергией (энергией Гиббса 6) (рис. 11.1). Здесь T — равновесная температура кристаллизации, когда термодинамические потенциалы расплава и твердого металла равны Тф — фактическая температура кристаллизации АГ = - 7ф — степень [c.304]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...