Диффузия в реальных растворах

При описании диффузий в реальных растворах используют различные приближения. [c.583]

Правильный путь решения задачи диффузии в реальных системах дает термодинамика необратимых процессов. Так назы- ваемые термодинамические уравнения движения описывают линейную связь потоков всех компонентов раствора (включая ва- [c.583]

Кинетика выделения фаз при распаде твердых растворов. Распад с выделением фаз происходит по механизму образования и роста зародышей в соответствии с общими закономерностями этого механизма. Помимо затрат выделившейся объемной свободной энергии на приращение поверхностной энергии и компенсацию энергии упругих деформаций, образование зародышей тормозится еще и необходимостью больших флуктуаций концентрации. Поэтому для начала распада требуются большие степени переохлаждения (пересыщения) и длительные выдержки при соответствующих температурах. В то же время при данных температурах должны заметно развиваться процессы диффузии растворенных компонентов. Общая скорость образования новой фазы в зависимости от степени переохлаждения описывается кривой с максимумом. Чем больше степень переохлаждения, тем меньшие размеры имеют устойчивые зародыши, способные к росту. В координатах температура — время процесс описывается С-образной кривой. В реальных металлах возникновение зародышей облегчается наличием дефектов кристаллического строения. [c.497]

Для реальных значений коэффициента теплопроводности различных веществ число Прандтля не достигает тех больших значений, для которых мог бы иметь место этот предельный закон. Такие законы, однако, могут быть применены к конвективной диффузии, описывающейся темн же уравнениями, что и конвективная теплопередача, причем роль температуры играет концентрация растворенного вещества, роль теплового потока — поток этого вещества, а диффузионное число Прандтля определяется как Ро = v/D, где Д — коэффициент диффузии. Так, для растворов в воде и сходных жидкостях число Pd достигает значений порядка 10 , а для растворов в очень вязких растворителях — 10 и более. [c.301]

Течение расплавленных припоев в реальных условиях пайки отличается от течения идеальных жидкостей, так как припои, как правило являются многокомпонентными сплавами, которые при пайке вступают в сложные взаимодействия с паяемым материалом. В процессе течения их в зазоре происходит растворение в них паяемого материала, флюса, газовых сред. Известно, что поверхностные свойства жидких растворов зависят от характера распределения в объеме и в поверхностном слое растворенных элементов. Если взаимодействие между атомами растворенного вещества и атомами растворителя меньше, чем взаимодействие между атомами растворителя, то растворенные вещества будут преимущественно выталкиваться из объема растворителя на поверхность. Накопление их в поверхностном слое приводит к уменьшению атомного взаимодействия, в результате чего поверхностное натяжение с ростом концентрации растворенных веществ падает. С другой стороны, под действием диффузии кон - [c.23]

В работе [350] изучали температурную зависимость скорости растворения графита в магниевом чугуне. Полученные автором значения энергии активации нельзя приписать реальному процессу, контролирующему растворение графита они скорее свидетельствуют о сложности явления. Обнаружено, что скорость науглероживания с температурой меняется сильнее, чем это следует из расчета. Из приведенных в работах [267, 340, 344] данных следует, что, помимо диффузии углерода в железе, на кинетику растворения графита влияют и другие факторы. На основании результатов микроструктурного исследования аустенитизации чугуна можно заключить, что отвод атомов углерода от включения происходит быстрее, чем переход их из графита в твердый раствор [17]. Немалую роль в этом играет усложненная пористостью межфазная граница графита и матрицы. [c.91]

Скорость коррозии часто определяется соотношением скорости доставки ионов, участвующих в реакции, к поверхности металла и скорости их отвода. Процесс диффузии обусловлен различием концентрации веществ у поверхности электрода и в объеме раствора. При этом закономерности коррозии характеризуются перенапряжением диффузии. Это наиболее частый случай коррозии в реальных условиях, особенно в природных средах. [c.22]

Анодный процесс состоит из собственно растворения металла, при этом ионы металла уходят в раствор, а электроны остаются в неразрушенном металле. Катодный процесс выражается в связывании избыточных электронов положительно заряженными ионами (но не ионами данного металла), имеющимися в электролите и подходящими к поверхности металла в процессе диффузии и конвекции. При определенных условиях в зависимости от состава среды и ее кислотности связывание электронов осуществляется нейтральными атомами, при этом образуются отрицательно заряженные ионы. В реальных условиях в катодных процессах особенно велика роль ионов водорода и нейтрального кислорода, находящегося в растворе. На катоде ионы водорода превращаются сначала в атомарный, затем в молекулярный водород, который уходит в атмосферу. Молекулы растворенного кислорода, взаимодействуя с электронами и молекулами воды, превра-и аются в отрицательно заряженные гидроксильные группы ОН . В первом случае процесс на катоде называют водородной деполяризацией, во втором — кислородной деполяризацией. [c.113]

В реальных условиях скорость охлаждения настолько велика, что диффузия не успевает выравнивать состав образующегося твердого раствора. Полученные кристаллы твердого раствора неоднородны по составу. Оси дендритов первого порядка обогащаются тугоплавким компонентом, их состав соответствует отрезку к п (см. рис. 24). С понижением температуры состав кристаллов [c.71]

Реальное количество ингибитора в бумаге при получении материала на современных скоростных машинах, на которых продолжительность контакта бумаги-основы с рабочим раствором ингибитора составляет от 0,1 до 2 с, редко превышает 40 г на 1 м геометрической поверхности бумаги и реализуется благодаря капиллярной впиты-ваемости. Стадия диффузии, обеспечивающая глубокое проникновение раствора ингибитора в структуру целлюлозных волокон и привес ингибитора до 100—150 г на 1 м геометрической поверхности, протекает в течение многих недель и в процессе производства бумаги практически не имеет места. Коэффициент неравномерности распределения ингибитора, составляющий величину от 4 до 10, может приблизиться к 1 только в процессе длительного хранения или эксплуатации антикоррозионной бумаги у потребителя во влажных условиях в результате выравнивания концентрации ингибитора в структуре бумаги при диффузии. [c.152]

Сплавы медь — олово (бронзы). Диаграмма состояния — рис. 1.113. Так как скорость диффузии Sn в Си при низких температурах весьма мала, при реальных режимах термической обработки устанавливается неполное равновесие. Техническая растворимость олова в а-твердом растворе 14—16% до <520 °С. Эвтектоидный распад 8-фазы (Сиз]8пз) при 350 °С происходит очень медленно. Поэтому б-фаза оказывается стабильной при комнатной температуре. Вообще же по диаграмме состояния при комнатной температуре существуют четыре фазы [c.50]

Недостатками уравнений (1), (2) является использование теорий термодинамических свойств растворов, которые в настоящее время недостаточно разработаны. Однако основным ограничением области применения приведенных уравнений является условие независимости коэффициента диффузии от состава, что редко выполняется для реальных металлических систем. [c.121]

Остановимся теперь на вопросе о зародышах кавитации. Чистая жидкость имеет порог кавитации (теоретически [42]) 10 Па. Зародыши в ней могут возникать только вследствие гетерофазных флуктуаций. Но реально кавитационная прочность жидкостей, в том числе и воды, редко превышает 10 Па, что означает, что в жидкости присутствуют достаточно крупные стабильные пузырьки газа. Общепринятой гипотезой, объясняющей их возникновение и длительное существование, является следующая. В очищенной воде, дегазированной и профильтрованной, количество пузырьков ничтожно мало, и ее прочность может достигать около 3-10 Па [33]. Под действием космического излучения молекулы воды распадаются, образуя водород и кислород, которые растворяются в воде. Через некоторое время их концентрация возрастает до такой степени, что из-за флуктуаций могут образоваться пузырьки размерами 2 10 см. На поверхность этих пузырьков попадают молекулы поверхностно активных веществ, которые всегда, хотя и в малом количестве, присутствуют в жидкости. Мономолекулярный слой таких веществ на поверхности пузырька полностью останавливает диффузию газа из пузырька в жидкость, и даже в жидкости, где концентрация растворенного газа намного меньше насыщенной, такой пузырек будет жить длительное время. Броуновское движение пузырьков приводит к их столкновению и слиянию. Таким образом, возникают более крупные пузырьки, которые и обусловливают реальную кавитационную прочность жидкости. Зародышами кавитации могут служить и твердые несмачиваемые частички, а также газовые включения в трещинах и порах твердых поверхностей. В некоторых жидкостях, например в жидком гелии и водороде, зародышами кавитации являются паровые пузырьки, возникающие либо на теплых поверхностях вследствие локального вскипания, либо на треках пролета ионизующих частиц космического излучения. Это открывает возможности применить акустическую кавитацию для регистрации ионизующего излучения [29]. [c.159]

Чем выше работая температура, тем сильнее проявля ются диффузионные процессы в деформации ползучести При малых значениях скоростей ползучести, которые допускаются в реальных условиях, контролирующим процессом является диффузия вакансий к границам зерен, образойа ние и рост пор на границах Следовательно, важную роль играет концентрация и подвижность вакансий Легирую шие элементы, упрочняющие твердый раствор, повышаю щие силы связи в решетке, затрудняют диффузионные перемещения, уменьшают концентрацию и подвижность ва кансий и, таким образом, повышают жаропрочность [c.296]

Выделяющаяся при гидролизе известь может удаляться с водой и ослаблять структуру бетона происходит выщелачивание или так называемая белая смерть бетона, так как ооак щийся кремниевый гель 5/ 02-2// 0 не обладает вяжущими свойствами. Однако в реальных конструкциях полного извлечения извести из бетона не происходит из-за затруднённости диффузии воды через плотные слои бетона н зафязнёнпости воды растворёнными солями, в частности, карбонатами. Установлено, что находящаяся в порах бетона свободная вода представляет собой насыщенный или даже пересыщенный раствор извести с концентрацией 1,3... 1,7 мг/л, в котором не растворимы все алюминаты вплоть до четырёхкальциевого, а также все силикаты, начиная с двухкальциевого. Вследствие указанных причин выщелачивающая коррозия не представляет такой серьезной опасности, какой она представляется исходя из общих соображений о возможном гидролизе цементного камня. [c.132]

В последнее десятилетие очень интенсивно исследуются среднетемпературные термоэлектрические материалы (рабочий интервал 600—1000° К), хотя с точки зрения термодинамики среднетемпературный интервал менее выгоден, чем низкотемпературный ZT для среднетемпературного интервала в 1,5—2 раза ниже, чем для низкотемпературного). Использование каскадных элементов обеспечивает довольно высокие значения к. п. д. и этим привлекательно для термоэлектрической энергетики. В настоящее время основными материалами, используемыми в этом интервале температур, являются теллуристый свинец РЬТе, селенистый свинец PbSe, теллуристый германий GeTe, соединение AgSbTeg и твердые растворы на основе этих соединений. Нижняя граница высокотемпературного интервала лежит в области 950—1000 ° К. Верхняя граница до настоящего времени достаточно точно не определена, хотя уже созданы термоэлектрические материалы, пригодные для использования при температуре до 2000 °К. По-видимому, это объясняется тем, что в области температур выше 1600° К более эффективны термоэмиссионный и магнитогидродинамический циклы преобразования. Высокие температуры ставят термоэлектрические материалы в очень жесткие условия окисляемость, летучесть примесей, давление паров, диффузия и пределы растворимости легирующих добавок играют здесь важную, а иногда решающую роль. Наиболее надежно исследованным и испытанным в реальных конструкциях материалом для интервала температур 900—1500 ° К является система кремний — германий с непрерывным рядом твердых растворов, имеющих температуру плавления от 1230 (Ge) до 1693° К (Si). [c.57]

Разложение боратов серной кислотой можно представить в виде следующих этапов 1) диффузия серной кислоты к поверхности бората 2) процесс межфазового взаимодействия бората с серной жислотой 3) отвод продуктов реакции в объем раствора. Естественно, что подобная схема дает лишь общее представление о процессе. В реальных условиях сернокислотного разложения (вскрытия) боратов могут образоваться нерастворимые продукты реакции, экранирующие поверхность минерала от его дальнейшего разложения, или в процессе выщелачивания образуется слой так называемой золы — инертного вещества, через который необходимо пройти серной кислоте, прежде чем она достигнет поверхности разлагаемого минерала. В связи с этим появляется еще один этап — внутренняя диффузия. [c.312]

Элдер рассмотрел диффузию в канале со свободной поверхностью на высоте Z=H а сравнил полученные при этом результаты с данными специальных экспериментов, в которых исследовалось расплывание капель раствора марганцевокислого калия в слегка наклонном лотке, по которому свободно стекала вода. Здесь уже требовалось подобрать форму профиля средней скорости, хорошо соответствующую реальному течению в лотке, причем результат оказался весьма чувствительным даже к небольшим изменениям этой формы. В работе Элдера предполагалось, что профиль скорости в открытом канале дается логарифмической формой закона дефекта скорости (5.43) с постоянной Кармана х=0,41 тогда, если Ка определять с помощью аналогии Рейнольдса и принять, что Kxx=Kyy=Kzz, то оказывается, что [c.551]

За исключением явлений анодной пассивности и некоторых специальных случаев, большинство поляризационных кривых имеет сравнительно несложную форму и, следовательно, может быть построено с помощью более простого гальваностатичеоко-го способа. Не представляет больших сложностей и потенциоста-тический способ измерений, если не прибегать к специальным электронным потенциостатам — приборам, автоматически регулирующим заданные значения потенциала и позволяющим измерять соответствующие этим значениям силы поляризующего тока. Схема таких приборов сложна и в настоящее время не отработана окончательно, а получаемые результаты незначительно отличаются от тех, которые устанавливаются с помощью классического потенциостата [268]. Гальваностатический и по-тенциостатический методы снятия поляризационных кривых будут более подробно рассмотрены ниже, а сейчас обсудим те общие практически неизбежные трудности, которые снижают достоинство метода поляризационных кривых при исследовании коррозионных процессов или делают его полностью неприменимым. С этой целью рассмотрим отклонение реальных поляризационных кривых от идеальных для одного из наиболее часто встречающегося случая коррозии металлов в присутствии кислорода в нейтральных и слабокислых растворах [1, 52, 261]. В этих случаях идеальная кривая катодной поляризации имеет три характерных участка Л, В и С (рис. 99). Участок А показывает, что процесс катодной деполяризации при соответствующих силах коррозионного тока и значениях потенциала осуществляется за счет восстановления кислорода на локальных микрокатодах. Форма среднего участка кривой В определяется затруднением диффузии кислорода к микрокатодам. Верхний участок кривой С соответствует таким значениям силы коррозионного тока и потенциала, при которых катодный процесс начинает протекать за счет выделения водорода. Сложную форму идеальной кривой катодной поляризации можно рассматривать как последовательное сложение трех элементарных кривых I, II и III. Первая кривая может быть практически получена тогда, когда концентрация кислорода в растворе очень высока. В тех же случаях, когда достаточно велика концентрация ио- [c.164]

Если значения составов, для которых (5 = О, нанести на график в зависимости от температуры, получим кривую, известную под названием спинодали существенной особенностью флук-туационных теорий выделения является сильное изменение кинетики процесса внутри этой спинодальной кривой. Недавние работы Хиллерта [39] и Кана fl5] показывают, что, вероятно, имеются реальные системы, в которых выделение может происходить в определенном интервале температур и составов, для которого в соответствии с теорией Борелиуса зарождения не требуется. В этих новых теориях рассматриваются флуктуации второго типа (см. разд. 1.1) и показывается, что поверхность раздела между фазами может быть макроскопически диффузной, в результате чего поверхностная энергия границы раздела стремится к нулю, т. е. отпадает одно из главных возражений против описанной выше модели. Правда, необходимо еще учитывать упругую энергию, которая, по-видимому, и обеспечивает устойчивость твердого раствора данного состава при пониженных температурах. Однако в некоторых системах спинодальная кривая, построенная с учетом влияния упругой энергии, простирается до температур, при которых скорость диффузии имеет заметную величину. Если состав сплава и температура соответствуют области внутри этой кривой, происходит спонтанное расслоение, скорость которого ограничивается только скоростью миграции атомов. [c.253]

Итак, интенсивность коррозии реального бетона зависит от его структуры. Она увеличивается при прочих равных условиях с ростом водоцементного отношения хю. Кроме того, интенсивность коррозии пО Вышается с ростом скорости диффузионно го переноса веществ, находящихся в растворе. Это значит, что при прочих равных условиях коррозия будет протекать тем быстрее, чем больше растворимость цементного камня, концентрация агрессивного раствора и чем больше значения коэффициентов диффузии. [c.61]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...