Термодинамика фазовых превращений

Химический потенциал был впервые введен Гиббсом и отнесен им к единице массы. Он играет большую роль в термодинамике фазовых превращений и химической термодинамике, так как в этих разделах рассматриваются процессы, идущие с перераспределением массы системы. [c.206]

Теория, основанная на чисто термодинамических соображениях, оказывается недостаточной для полного описания процесса конденсации, за исключением тех случаев, когда поток находится все время в состоянии термодинамического равновесия. Это связано с тем, что в термодинамике фазовых превращений рассматривается не ход этих превращений во времени, а лишь равновесие между исходной и новой фазами. Кроме того, предполагается, что последняя достигла полного равновесия и что поверхность раздела между объемом и фазами плоская. При этом под температурой перехода подразумевается температура, при которой обе фазы могут оставаться в равновесии долгое время, а не температура, при которой процесс фактически начинается. С формальной точки зрения это означает, что как только парциальный потенциал одной из фаз, например жидкости, окажется выше, чем потенциал другой фазы, например газа, должен будет произойти фазовый переход, в данном случае испарение жидкости. [c.24]

Характеристики фаз Термодинамика фазовых превращений Некоторые представления статистической теории растворов Твердые растворы ф Упорядоченные твердые растворы Химические соединения Кинетические условия перехода системы из одного состояния в другое [c.141]

Характеристики фаз. Термодинамика фазовых превращений [c.141]

ТЕРМОДИНАМИКА ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИИ [c.122]

Уравнение Клапейрона — Клаузиуса для двухфазных систем можно вывести на основании второго закона термодинамики, применяя метод круговых процессов. Рассмотрим элементарный круговой процесс единицы массы вещества в ри-диаграмме. Пусть начальное состояние 1 кг вещества при давлении р изображается точкой А с удельным объемом Vi (рис. 11-5). В процессе АВ при постоянной температуре Т подводится теплота фазового превращения г, в результате чего в точке В получается пар с удельным объемом V2- Процесс Л В является изобарным и изотермическим одновременно. От точки В пар расширяется но адиабате ВС, при этом давление падает на dp, а температура на iir и в точке С температура становится равной Т — dT. От точки С нар сжимается при постоянной температуре Т — dT до точки D. Процесс D — изобарный и [c.179]

Отсутствие сведений о константе So создает для практической термодинамики большие неудобства, чем неизвестный уровень отсчета энергии вещества. Действительно, пусть некоторая система переходит из состояния а в состояние р. Этот переход может означать химическую реакцию, фазовое превращение или какой-либо иной процесс, при котором изменяется химический или фазовый состав системы. Изменение внутренней энергии AU в этом процессе можно выразить через энергии состояний [c.55]

Прикладные курсы термодинамики имеют и соответствующие наименования техническая термодинамика, изучающая теорию тепловых двигателей, холодильных машин, компрессоров химическая термодинамика, изучающая равновесие и направление химических реакций, теорию растворов и т. п. физическая, или общая, термодинамика, изучающая теорию фазовых превращений, состояние вещества и т. д. [c.6]

Физическая термодинамика разрабатывает метод термодинамики и применяет его для изучения фазовых превращений термоэлектрических и магнитных явлений, излучения, поверхностных явлений и т. п. [c.6]

В книге сделана попытка более или менее систематизированного изложения наиболее существенных, в представлении автора, свойств парожидкостных потоков, рассматриваемых с позиций квазистационарной термодинамики. Стремление искусственно свести кинетику явления к процессам, описываемым законами одной только классической термодинамики, вызвано следующими соображениями. Теория, которая описывала бы реальную картину движения влажного пара, при всей ее практической значимости продолжает оставаться в зачаточном состоянии. Такие коренные вопросы, как закономерности фазовых превращений в потоке, динамические взаимодействия газообразной и конденсированной составляющих системы, распределение относительных скоростей в поперечных сечениях и структура потока, до сих пор не получили сколько-нибудь законченного освещения. Подобное положение, разумеется, не случайно. Сложность явления, вызываемая структурной неоднородностью среды, делает сомнительной, во всяком случае в настоящее время, возможность построения теории широкого газодинамического плана, теории. [c.3]

Отсутствие средств для описания процесса во всей его сложности вынуждает ограничиться рассмотрением схематизированной, упрощенной модели, сохраняющей все же основные, наиболее характерные свойства вещества. Отличительная же особенность парожидкостной среды, в значительной мере сказывающаяся на закономерностях ее движения, заключается в наличии фазовых превращений ими обусловлены качественные различия между однородными газовыми потоками и потоком двухфазным. Если заменить действительное распределение параметров потока одномерной схемой и ввести соглашение о сохранении взаимного равновесия фаз, то при такой постановке задачи метод и аппарат классической термодинамики дают возможность установить, в первом приближении, картину поведения влажного пара в потоке в ее связи с агрегатными превращениями и состоянием вещества. [c.4]

Кинетика фазовых переходов, так же как и кинетика любых иных явлений, выходит за рамки собственно квази-стационарной термодинамики. В вопросах изменения агрегатных состояний термодинамика ограничивается рассмотрением равновесных систем, которые включают в себя уже сформировавшуюся новую фазу. Сам же ход формирования как микро-, так и макроскопических частиц вновь образующейся фазы, их роста и накопления остается за пределами анализа. В границах термодинамических представлений, как указывает Я- И. Френкель [Л. 50], под температурой агрегатного перехода (при заданном давлении) понимается не та температура, при которой фактически начинаются фазовые превращения, а та, при которой микроструктурные изменения, приводящие к возникновению новой фазы, прекращаются и система приходит в стабильное состояние. Очевидно, что и в стабильной системе изменение количественного соотношения между газообразной и конденсированной фазами возможно лишь при некотором нарушении взаимного равновесия элементов системы. Квазистационарная термодинамика допускает такие отклонения, однако каждое из них должно быть исчезающе мало. Это означает, что изменения макроскопического масштаба могут происходить лишь на протяжении бесконечно больших отрезков времени, во всяком случае по сравнению со временем восстановления нарушенного равновесия. В действительности же, как это отмечалось ранее, в быстротекущих процессах (например, при движении в условиях больших продольных градиентов давления) скорость изменения состояний среды, вызываемая внешними воздействиями, оказывается вполне сопоставимой со скоростью развития внутренних процессов, ведущих к восстановлению равновесия системы. Следует отметить, что особенно значительные нарушения равновесного состояния происходят в период зарождения новой фазы и начала ее развития. Мы здесь рассмотрим некоторые элементы процесса формирования конденсированной фазы, во-первых, ввиду его большого практического значения, во-вторых, для того, чтобы несколько осветить физическую картину явлений, приводящих в конечном счете к термодинамически устойчивому двухфазному состоянию. [c.121]

Как отмечает Ю. А. Михайлов, в свете термодинамики необратимых процессов и новых теоретических и экспериментальных данных были сформулированы дифференциальные уравнения молекулярного и молярно-молекулярного переноса при наличии фазовых превращений. В отличие от прежней теории теплопроводности и диффузии в основу математической модели процессов положены системы, а не отдельные уравнения в частных производных. Так, молекулярный тепло- и массоперенос в дисперсных средах описывается системой уравнений [c.245]

Рассматривая фазовое/ превращение как обратимый процесс, мы можем применить к нему второй закон термодинамики [c.176]

Кроме П. э. и её аналогов в термодинамике поверхностных явлений рассматриваются характеристики межфазных линий, к-рые могут возникать как при пересечении поверхностей, так и в пределах одной поверхности, если на ней происходит двумерный фазовый переход. Избыток энергии на межфазной линии называют линейной энергией. Существуют понятия линейной свободной энергии и др. одномерных аналогов поверхностных величин. Свободная линейная энергия влияет на кинетику двумерных фазовых превращений, кинетику гетерогенной нуклеации, определяет краевой угол малых капель и пузырьков на жидкой и твёрдой поверхности. Линейная свободная энергия вносит вклад в формирование равновесной формы малых кристаллов. [c.647]

Полученные уравнения показывают, что изменение энтальпии фазы в единицу времени обязано действию нормальных сил давления внутри этой фазы, тепловому воздействию в результате фазовых превращений, теплопроводности и трению. Сравним два последних выражения для энтальпии с уравнением второго закона термодинамики для систем с переменным числом частиц и убедимся в том, что количество представляет собой химический потенциал частиц, испытывающих фазовое превращение. [c.57]

Распространение малых возмущений в двухфазной среде сопровождается комплексом значительно отличающихся физических процессов, описание которых является задачей различных разделов физики 1) термодинамики (термодинамические процессы в волновом фронте, термодинамические циклы, приводящие к диссипации энергии, и т.д.) 2) газовой кинетики (фазовые превращения, явления переноса, явления релаксации и др.) 3) общей теории волн (дифракция, интерференция, отражение, преломление и т. д.) 4) акустики (распространение малых возмущений, явления резонанса) [c.80]

Изучение фаз и фазовых превращений на высоком уровне осуществляется в таких фундаментальных науках, как физическая химия и термодинамика. [c.24]

Многие металлы и сплавы при низких температурах, близких к о К, испытывают фазовое превращение, переходя в так называемое сверхпроводящее состояние. Наиболее бросающимся в глаза свойством вещества в этом состоянии является полное отсутствие сопротивления прохождению электрического тока, что и было обнаружено уже в первых экспериментах (1911 г., Камерлинг - Оннес). Следует отдавать себе отчет в том, что ток, протекающий по проводнику, представляет собой неравновесный процесс, связанный с существованием потока заряженных частиц, и поэтому эффект исчезновения сопротивления не есть объект изучения термодинамики равновесных процессов и должен изучаться кинетикой. [c.149]

Основные трудности, возникающие при изучении динамики и термодинамики неоднородной текучей сплошной среды, связаны с недостаточным пониманием механизма межфазного взаимодействия в гетерогенных средах, фазовых превращений, сопровождающих движения таких сред. В этом смысле гомогенные среды, несмотря на наличие в них большого числа различных компонент, представляют значительно меньшие трудности. [c.67]

До сих пор нами рассматривались системы, имеющие постоянное число частиц. Изучение химических реакций, фазовых превращений и многих других явлений связано с применением термодинамики к объектам с переменным числом частиц. Для описания системы такого рода необходимы добавочные параметры N , задающие число частиц каждого сорта в системе. [c.95]

Другим важным аспектом, во многом определяющим физико-химические свойства вещества, является фазовый состав, поэтому изучение условий фазового равновесия, фазовых превращений и фазового состава необходимо для понимания свойств кристаллических твердых тел. Наиболее общим методом изучения условий равновесия и фазовых переходов со времени классического исследования Гиббса остается термодинамика в настоящем пособии дан вывод основных типов диаграмм равновесных состояний бинарных систем, проведена классификация фазовых превращений в твердом состоянии. Теоретические выводы проиллюстрированы, по возможности, экспериментальными данными. [c.6]

В публикуемом выпуске рассмотрена теорий кристаллизации металлических расплавов и фазовых превращений в твердом состоянии изложены основы металлургической термодинамики, учения о диаграммах состояния и теории диффузии дан обзор современных металлографических методов исследования описано влияние примесей на структуру и свойства чистых металлов. [c.4]

Краткое изложение термодинамики и кинетики фазовых превращений [c.240]

Для неравновесных состояний характерна зависимость давления и температуры от места и времени. При этом распределение энергии и частиц по отдельным фазам и компонентам изменяется, что приводит даже к возникновению и исчезновению фаз (фазовые превращения) и компонентов (химические реакции). Для полного описания неравновесных состояний необходимы наряду с параметрами состояния еще и дополнительные параметры. Для расчета неравновесных состояний применяют термодинамику необратимых процессов. При этом предпола- [c.87]

Процессы диффузии определяют, например, образование зародышей, рост кристаллов, образование осадков, фазовые превращения в твердых телах, процессы спекания и протекание твердофазных реакций. При разрушении материалов (например, вследствие образования окалины или коррозии) явления диффузии также играют существенную роль. Стойкость различных материалов при повышенных температурах и в присутствии реакционноспособных газов (О2, Н2О) зависит в значительной степени от диффузии этих газов в основное кристаллическое вещество. Причины диффузии, т.е. ее движущие силы, можно объяснить законами термодинамики. Процессы диффузии возможны, если при этом уменьщается свободная энергия системы или повышается энтропия. Так как диффузионные процессы связаны с повышением энтропии, они необратимы (см. 6.3.1). Если система находится в равновесии, т.е. энтропия максимальна, то диффузия не может происходить самопроизвольно. Таким образом, процессы диффузии всегда происходят при отклонении от термодинамического равновесия. [c.232]

Раздел 3 — Неравновесные состояния условия равновесия и их применение (возрастание энтропии при необратимом адиабатическом переходе из одного равновесного состояния в другое определение энтропии неравновесных состояний определение свободной энергии для равновесного состояния изменение энтропии при необратимых процессах изменение свободной энергии при необратимых процессах условия равновесия системы замечания, связанные с уточнением физического смысла законов термодинамики фаза условие устойчивости системы, состоящей из одной фазы фазовые превращения фазовые превращения первого рода уравнение Клапейрона — Клаузиуса равновесие трех фаз поверхность термодинамического потенциала критическая точка поверхностная энергия и поверхностное натяжение роль поверхностного натяжения при образовании [c.364]

Гусев Александр Иванович профессор, доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией тугоплавких соединений Института химии твердого тела Уральского отделения РАН Область научных интересов термодинамика фазовых превращений беспорядок-порядок и фазовые равновесия в сильно нестехио-метрических соединениях, структура и свойства нанокристаллических материалов, физическое материаловедение [c.223]

Первое издание учебника выпущено в 1964 г. Второе издание переработано и дотюлнено новыми материалами дефекты кристаллической решетки, термодинамика фазовых превращений. Введены новые разделы о тугоплавких металлах. Широко освещены проблемы механических свойств с учетом современных представлений о конструктивной прочности механизма разруш- -ния в условиях статического и циклического нагружений. Учебник предназначен для студентов технологических и металлургических специальностей металлургических и машиностроительных вузов. [c.2]

Условия термодинамического равновесрм. Термодинамика фазовых превращений. [c.46]

В XX в. наиболее актуальной задачей становится разработка теории течения и истечения паров и газов в связи с широким развитием паровых турбин. Исследуются термодинамические свойства паров, жидкостей, твердых тел. Появляются десятки уравнений состояния вещества, изучаются фазовые равновесия и фазовые превращения, ведется исследование электрических и магнитных процессов лучистой энергии, химических реакций, термодинамики реальных тел. Указанные области исследований термодинамики неразрывно связаны с именами Ван-дер-Ваальса, Дюгема, Г. Кирхгофа, М. Планка, Л. Больцмана, В. Гиббса, Н. С. Курнакова, М. П. Вукаловича, И. И. Новикова, Н. И. Белоконя, В. А. Кириллина и других ученых. [c.4]

Значительная широта и обособленность различных направлений, охватываемых термодинамикой, привели к ее дифференциации. В самостоятельные курсы выделены физическая или общая термодинамика (учение о состоянии вещества, теория фазовых превращений, теория термоэлектрических и магнитных явлений, теория поверхностных явлений и т. п.), химическая термодинамика (учение о химическом равновесии, о направлении химических реакций и их энергетических эффектах, теория растворов и т. п.), релятивистская термодинамика (изучение термодинамтескими методами явлений и процессов, происходящих в условиях действия теории относительности А. Эйнштейна), техническая термодинамика и т. п. [c.7]

Систематизированы точные и приближенные методы расчета термодинамических характеристик реакций и свойств одно- и многокомпонентных систем. Основное внимание уделено определению характеристик индивидуальных неорганических веществ при отсутствии соответствующих справочных данных. Рассмотрены методы приближенного расчета стандартных энтропий, теплоемкости твердых, жидких и газообразных соединений, температур и теплот фазовых превращений. Изложена термодинамика фаз переменного состава и ннтерметаллических соединений. Приведены расчеты термодинамических параметров с использованием данных об активности металлических фаз при различном числе компонентов в фазах. [c.10]

На основе термодинамики и опираясь на современные данные, считать это уравнение с достаточной точностью уравнением равновесия нельзя. Однако металлографические наблюдения за фазовыми превращениями на границах зерен заставили Симса [4] и Филипса [41] допустить достоверность этой реакции. Реакция (4.2) или (4.3) начинается примерно при 980 °С и, согласно ряду наблюдений, продол- [c.151]

Исследование механизма структурных и размерных изменений при термоциклировании многофазных сплавов сопряжено с определенными трудностями. Наряду с напряжениями, вызванными разницей в расширении соседних фаз, возникают и термические напряжения, обусловленные температурными градиеитами. Па формоизменении могут сказаться и фазовые переходы, поскольку напряжения, пластические деформации и трещинообразование влияют на термодинамику и кинетику фазовых превращений. В свою очередь фазовые превращения, с развитием которых в кристаллах появляются градиенты концентраций и возникают фазы с другим удельным объемом, инициируют появление [c.19]

Имеющиеся в литературе классификации охватывают в основном фазовые превращения, хотя они не являются единственной причиной структурных изменений. В термодинамике, например, фазовые превращения классифицируют по направлению измег.ения производных термодинамического потенциала. В зависимости от характера изменения термодинамических характеристик фазовые переходы делят на [c.26]

В учебном пособии дано углубленное изложение некоторых важных разделов структурной кристаллофизики теория межатомных взаи-модойствнй, принципы строения конденсированных систем, особенности дефектной структуры кристаллов, термодинамика структурных фазовых превращений в конденсированном состоянии. Теоретические выводы проиллюстрированы экспериментальными данными. [c.3]

Большой интерес для советского читателя должна представить пятая глава, посвященная теории фазовых превращений в твердом состоянии. Она написана Дж. Кристианом — автором фундаментальной монографии 1) на ту же тему. В этой главе содержится подробное и систематическое описание основных видов фазовых превращений выделения фазы из пересыщенного твердого раствора, эвтектоидного распада, полиморфных превращений и др., причем особенно большое внимание автор уделяет теории мартенсит-ных превращений. Приводится оригинальная классификация всех фазовых превращений в твердом состоянии, рассматриваются теория процессов зарождения и роста, термодинамика, кинетика, атомный механизм и кристаллография этих превращений. Большое внимание уделяется также начальным стадиям превращений, образованию сегрегатов в материнской фазе. Эта [c.6]

Во втором томе рассмотрены термодинамика, фазовые диаграммы, диффузионные и бездиффуэионные фазовые превращения. Отражены вопросы получения бы-строэакаленных сплавов, металлических композиционных материалов. Рассмотф ны процессы спекания. [c.224]

Интересными по постановке и методу изложения являются и многие другие разделы курса термодинамики М. А. Леонтовича. Обосновывая физический смысл энтальпии, автор отмечает, что энтальпия равна энергии расширенной системы . Уравнение адиабаты выводится из общих дифференциальных уравнений. Хорошо изложены разделы, посвященные условиям равновесия систем, учению о фазах и фазовых превращениях, и др. Книга Леонтовича снабжена примерами и задачами. Она является прекрасным, серьезным сочинением по термодинамике. [c.363]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...