Фазовое равновесие твердое вещество — жидкост

Выше мы получили качественную картину расположения кривых фазового равновесия в плоскости рТ. Однако для каждого конкретного вещества важно знать количественную зависимость р=р Т) для основных трех случаев равновесия, а именно для равновесий жидкость — пар, твердое тело — пар и твердое тело — [c.37]

Наибольшие проблемы при исследовании фазовой диаграммы вещества возникают при моделировании жидкой фазы и переходов жидкость - твердое тело и жидкость - газ. Однако именно решение задачи определения условий фазового перехода, а для смесей - фазовых равновесий представляет интерес как с научной, так и с практической точки зрения. Опыт использования методов машинного мо- [c.103]

Точки затвердевания металлов. Температуры равновесия при фазовых переходах чистых металлов могут наблюдаться как при плавлении, так и затвердевании данного металла. Однако результаты градуировки термометров по температуре плавления и по температуре затвердевания одного и того же металла обычно немного различаются. Это объясняется главным образом различием условий теплообмена всего термоприемника и градуировочной печи при нагревании и охлаждении металла. Эффективная теплопроводность перемешивающейся жидкости значительно выше теплопроводности твердого вещества, а температурное поле при затвердевании более однородно, чем при плавлении. [c.41]

Условия (температура и давление), при которых вещество существует в различных фазах (газ, жидкость или твердое тело), наглядно показывает фазовая диаграмма. Простая фазовая диаграмма представлена на рис. 7.1. При подходящих температуре и давлении две фазы могут сосуществовать в термодинамическом равновесии. Термодинамическое исследование фазового равновесия приводит ко многим интересным и полезным результатам, например позволяет установить, как температура кипения или температура замерзания жидкости зависит от приложенного давления. [c.176]

Рабочее тело (или термодинамическая система), равновесное состояние которого вполне определяется значениями двух независимых переменных-функций состояния (например, р п v, р ц Т, Т и s и т.п.), называется простым телоМ (или простой системой). Примерами простых тел являются газы, пары, жидкости и многие твердые тела при условии, что эти вещества находятся в термодинамическом равновесии и не подвержены действию химических и -фазовых превращений, электромагнитных и гравитационных полей и сил поверхностного натяжения (или подвержены в такой незначительной степени, что влиянием этих факторов можно пренебречь). [c.12]

На термодинамической поверхности вещества жидкая фаза занимает промежуточное положение между твердой и газообразной фазами. Это может быть проиллюстрировано с помощью диаграммы давление — температура (так называемой фазовой диаграммы) для аргона, где нанесены линии равновесия между фазами (рис. 1). Линии плавления или кристаллизации (кривой тп) соответствуют значения давления и температуры, при которых равновесно сосуществуют твердая и жидкая фазы. Кривая упругости тк соответствует сосуществованию жидкости и газа. В точке т (тройной точке) находятся в равновесии все три фазы. При температурах и давлениях ниже параметров тронной точки вещество не может находиться в жидком состоянии. [c.7]

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]

Уравнение (2-31), как следует из его вывода, справедливо для любых фазовых равновесий в чистом веществе. После интегрирования оно дает связь между давлением и температурой, необходимую чтобы фазы 1 и 2 находились в равновесии. Для любого чистого вещества (кроме гелия) в равновесии могут попарно находиться твердая фаза и газ, жидкость и газ и твердое тело и жидкость. Если проинтегрировать уравнение Клапейрона — Клаузиуса для каждого из названных фазовых переходов, то получатся уравнения кривых (в координатах р, Т), представляющих собой геометрическое р j., место точек, в которых возмож- д чистого вещества, но фазовое равновесие соответствующих двух фаз. Эти кривые соответственно называются кривая сублимации, кривая парообразования и кривая плавления. Поскольку для чистого вещества возможно одновременное равновесие трех фаз, кривые сублимации, парообразования и жлав-ления должны пересекаться,в одной точке, представляющей собой тройную точку данного вещества. Перечисленные кривые изображены на рис. 2-1, где О — тройная точка, О А — кривая сублимации, О/С — парообразования и ОВ — плавления. Совокупность этих кривых в р, Т-коордпнатах представляет собой фазовую диаграмму. [c.33]

К вопросу о фазовых равновесиях в идеальных бинарных системах тесно примыкает случай фазового равновесия жидкость — пар, когда жидкий раствор содержит малое количество раст)ворепного вещества (чаще всего твердого), упругость пара которого при данной температуре пренебрежимо мала по сравнению с упругостью пара растворителя. Обозначая, как обычно, растворитель индексом 1, условие равновесия жидкость — пар для этого случая можно записать следующим образом [c.199]

Как уже отмечалось, в твердой фазе вещества очень часто быьают частично или практически полностью не-смесимы1,.-и. Если при этом в жидкой фазе они смесимы полностью, то фазовая диаграмма для равновесия твердое тело — жидкость приобретает вид, аналогичный изображенному на рис. 10-19 и 10-20. На рис. 10-22 кривые АВ и D представляют собой границы области несме-симости в твердой фазе. Линия ликвидуса имеет ветви Т1алЕ и Т аиЕ, а линия солидуса — три участка [c.209]

Иной характер имеет различие между газообразным и красталлическим состояниями вещества. Кристаллическое состояние есть анизотропная фаза вещества, а газообразное состояние представляет собой изотропную фазу его. Поэтому непрерывный переход из твердого состояния в газообразное, а также в жидкое при высоких температурах (например, больших критической) едва ли возможен, соответственно чему кривая фазового равновесия между кристаллической и жидкой фазами не имеет конца и, в частности, критической точки фазового превращения кристаллическая фаза — жидкость, ло-видимому, не существует. Вместе. с тем нужно иметь в 1виду, что при температуре вблизи точки кристаллизации в свойствах кристаллической и жидкой фаз имеются сходные черты. Вообще при температурах, близких к температуре плавления, жидкость по своим свойствам гораздо ближе к твердому состоянию, чем к газообразному. Подтверждением этого является наличие у жидкостей вблизи точки плавления некоторого порядка в расположении молекул, вследствие чего можно говорить условно о квазикристаллической структуре жидкости. Близость свойств жидкого и твердого состояний хорошо видна из табл. 4-2, в которой приведены значения молярной теплоемкости ряда жидкостей (преимущественно расплавленных металлов, представляющих собой с точки зрения молекулярной структуры простейшие жидкости). У жидкостей молярная теплоемкость заключена между 27,6 и 36,9 кдж/кмоль град, тогда как у кристаллических тел она составляет согласно закону Дюлонга —Пти 25 кдж1кмоль град. Таким образом, молярная теплоемкость жидкостей практически такая же, как у кристаллических тел. Это означает, что частицы жидкости подобно атомам или ионам кристаллической решетки совершают периодические колебательные движения, причем в жидкостях центр колебаний может вследствие теплового движения перемещаться, в пространстве. Последнее объясняет некоторое превышение теплоемкости жидкостей по сравнению с твердым состоянием. [c.125]

Физические основы процесса. Статика процесса. В условиях равновесия давление паров и температура твердого вещества находятся в однозначном соответствии. Связь между давлением и температурой фазового перехода определяется по диаграмме состояния (рис. 5.4.1). Кривые фазового равновесия мевду всеми тремя фазами в координатах температура - давление делят диаграмму на три смежные области область твердого, жидкого и газообразного состояния вещества, пересекаясь в п ойной точке В. В этой точке одновременно сосуществуют все три фазы (твердая, жидкая и парообразная). Линия 2 является геометрическим местом точек, отвечающих таким величинам температуры и давления паров, при которых находятся в равновесии твердое тело и пар. Линия 3 соответствует равновесию в системе жидкость - пар, линия I - равновесию в системе твердое тело - жидкость. Линия 4 соответствует метастабильным состояниям равновесия, характерным для некоторых веществ. В этом случае жидкая фаза может существовать при давлении более низком, чем давление тройной точки. Кривая 2 равновесия твердая фаза - пар позволяет определять параметры, при которых возможны процессы сублимации и десублимации. [c.551]

Кинетика процесса. Скорость процесса сублимации определяется количеством теплоты, подведенной к поверхности фазового перехода. При подводе энергии к поверхности раздела газ - твердое вещество динамическое равновесие нарушается и количество молекул вещества, переходящих в газовую фазу, превышает количество десублимнрущихся молекул. Скорость процесса J так же, как и в случае фазового перехода пар - жидкость, определяется по уравнению Герца - Кнудсена [c.552]

Изготовление различных гетеролазеров требует развития процессов гетероэпитаксиального выращивания большого числа очень тонких слоев твердых растворов, о которых шла речь в предыдущей главе. Методы, используемые для эпитаксиального выращивания полупроводниковых слоев гетероструктур, тесно связаны с химией процесса роста. Для получения требуемых значений электропроводности, достигаемых контролируемым введением примесей, требуется рассмотрение химических равновесий между паром или жидкостью и твердой фазой. Существуют три представляющих для нас интерес метода эпитаксиального выращивания. Выращивание слоев на монокристал-лической подложке из растворов-расплавов металлов в графитовой лодочке, называемое жидкофазной эпитаксией (ЖФЭ), является самым обычным методом получения гетеролазеров. В последнее время развивается техника, в которой пучок атомов и молекул из нагревателей эффузионного типа, расположенных в сверхвысоковакуумной системе, падает на нагретую подложку. Этот метод называется эпитаксией из молекулярных пучков (ЭМП). Химическое осаждение из газовой фазы (ХОГФ) представляет собой эпитаксию, при которой реагенты переносятся в потоке протекающего газа к подложке, на которой происходит осаждение вещества, образуемого по химической реакции. В настоящей главе обсуждаются фазовые равновесия, введение примесей и ростовые методы ЖФЭ, ЭМП и ХОГФ, применяемые для получения гетеролазеров. [c.86]

На рис. 4.23, а показана небольщая часть фазовой диаграммы бинарного сплава А—В, обогащенного компонентом А. Основы фазовых диаграмм рассмотрены в работе [33]. Вместо плавления и затвердевания при единственной температуре Та сплав, содержащий примесь б в Л и имеющий концентрацию В, в идеальном случае плавится в интервале температур от Ту до 7з. Диаграмма на рис. 4.23, а составлена для растворенного вещества В, которое понижает точку плавления вещества А. Заметим, что обе температуры Ту н Тз лежат ниже точки плавления чистого металла А. При охлаждении сплава состава Ву из области жидкости и при условии, что переохлаждение отсутствует, зарождение твердой фазы начинается при температуре Гь Твердая фаза, появившаяся при этой температуре, имеет состав б] и оставляет жидкость состава Ьу. При дальнейшем охлаждении осаждается большее количество твердой фазы, имеющей состав, который изменяется вдоль линии солидуса. Состав оставшейся жидкости изменяется по линии ликвидуса. При температуре Т твердая фаза имеет состав бз, жидкая — Ьз, а при температуре Тз твердая фаза состава бз находится в равновесии с жидкостью состава бз. До сих пор считалось, что скорость охлаждения бесконечно мала, так что всегда поддерживается равновесный состав. Другими словами, твердая фаза состава б], появившаяся первой, успела диффузионно перейти в состав бз, пока температура падала до Тз. Поскольку диффузия в твердом состоянии всегда медленна, а скорость охлаждения не может быть бесконечно мала, концентрационное равновесие никогда не достигается, в результате чего при температуре ниже Тз состав твердой фазы оказывается между 61 и 63, а жидкость с избытком В не затвердеет окончательно, пока температура не достигнет Т . [c.170]

Для подавляющего числа фазовых переходов, как сопровождающихся изменением агрегатного состояния, так и связанных с аллотропическими превращениями, фаза, обладающая большей внутренней энергией, имеет и больший удельный объем. Если приписать фазам индексы так, чтобы u2>ui, то окажется, что и V2>Vi. Для небольшого числа веществ при плавл ении и при некоторых аллотропических превращениях эти условия" не соблюдаются и при U2>ui оказывается V2равновесия жидкость — твердое тело). [c.32]

ТЕМПЕРАТУРА критическая соответствует критическому состоянию вещества переходу сверхпроводника из сверхпроводящего состояния в нормальное) Кюри является [общим названием температуры фазового перехода второго рода температурой фазового перехода ферромагнетика в парамагнетик при которой исчезает самопроизвольная поляризация в сегнетоэлектриках) ] насыщения соответствует термодинамическому равновесию между жидкостью и ее паром при данном давлении Нееля фиксирует фазовый переход антиферромагнетика в парамагнетик плавления выявляет фазовый переход из кристаллического состояния в жидкое радиационная — температура абсолютно черного тела, при которой его суммарная по всему спектру энергетическая яркость равна суммарной энергетической яркости данного излучающего тела термодинамическая определяется как отношение изменения энергии тела к соответствующему изменению его энтропии цветовая определяется температурой абсолютно черного тела, при которой относительные распределения спектральной плотности яркости этого тела и рассматриваемого тела максимально близки в видимой области спектра яркостная — температура абсолютно черного тела, нри которой спектральная плотность энергетической яркости совпадает с таковой для данного излучающего тела, испускающего сплошной спектр] ТЕНЗИ-ОМЕТРИЯ — совокупность методов измерения поверхност э-го натяжения ТЕНЗОМЕТРИЯ—совокупность методов измерения механических напряжений в твердых телах по упругим деформациям тел ТЕОРЕМА Вариньона если данная система сил имеет равнодействующую, то момент этой равнодействующей относительно любой оси или точки равен алгебраической сумме моментов слагаемых сил относительно той же оси или точки Вириала устанавливает соотношение, связывающее среднюю кинетическую энергию системы частиц с действующими в ней силами) [c.281]

Для гетерогенных реакций, в которых взаимодействуют вещества, находящиеся в различных фазовых состояниях, изменение концентраций или парциальных давлений отмечается только для газов. Пары твердых и жидких тел в результате их испарения или сублимации реагируют с газами в насыщенном состоянии и при Т — onst сохраняют свою постоянную концентрацию. Убыль паров в газообразной фазе будет пополняться дополнительным испарением жидкости или вследствие дополнительного процесса сублимации твердых тел, в результате чего парциальные давления или концентрации насыщенных паров жидких и твердых тел, несмотря на реакцию, будут оставаться постоянными. Поэтому выражения константы равновесия для гетерогенных реакций получают так же, как и для гомогенных, но только без учета концентраций или парциальных давлений твердых и жидких веществ. Например, для реакции С+ОгТ СОг [c.195]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...