Тепловые эффекты при фазовых переходах

Интерес к процессам рассеяния тепловой энергии при фазовых переходах (ФП) в диэлектрических и полупроводниковых кристаллах вызван в первую очередь возможностью получения информации о состоянии фононного спектра и характере взаимодействия трансляционных колебаний с другими типами возбуждений. Вместе с тем можно использовать это явление в технике, в частности эффект повышения температуры внутри тела при охлаждении его из стационарного состояния при условии наличия гистерезиса у теплопроводности, вызванного образованием и распадом твердых растворов [1, 2]. [c.44]

Методы калориметрических измерений базируются на следующих принципах а) измерение количества превращенного при фазовом переходе вещества при компенсации теплового эффекта этого процесса теплотой фазового перехода калориметрического вещества б) измерение количества энергии электрического тока при компенсации теплового эффекта реакции термоэлектрическими эффектами в) измерение изменения температуры калориметра в зависимости от времени реакции, г) измерение изменения температуры по пространству калориметра. [c.72]

Обратная связь может быть обусловлена изменением температуры реактора, работающего на мощности. Плотность материалов в реакторе определяется их температурой. Изменения плотности могут также происходить при фазовых переходах, когда вода, например, превращается в пар. К тому же изменения температуры зачастую приводят к механическим перемещениям, например, изгибам топливных элементов или других компонент реактора. Кроме того, с температурой изменяются микроскопические сечения этот эффект возникает нз-за изменений в законах рассеяния тепловых нейтронов и из-за доплеровского уширения резонансов. Изменения микроскопических сечений являются также результатом накопления продуктов деления. В этом случае особенно важно накопление ксенона-135. [c.389]

Заметим, что в этой области перемещение вдоль изотермы, сопровождающееся изменением параметра смеси в пределах О < < 1 и переходом фазы МТ в фазу Ml, не сопровождается тепловым эффектом, а это оз1 чает, что энтропия вдоль всей этой внутренней изотермы остается постоянной и в силу ее непрерывности при фазовых переходах 2-го рода и Л-типа равной ее значению на границе возникновения спонтанной намагниченности, S 9, М) = 5(в, Мц в)). (Заметим, кстати, что для газа Ваи-дер-Ваальса, см. задачу 52, в двухфазной области энтропия линейно зависит от суммарного удельного объема , являющегося аналогом величины М, именно а силу неравенства нулю скрытой теплоты фазового перехода газ—жидкость.) [c.232]

Гнс. 3.1.3. Диаграмма процессов одноосного статического п динамического нагружения и разгрузки (при отсутствии поперечных деформаций и тепловых эффектов) упругопластического тела, претерпевающего фазовый переход [c.255]

Из опыта известна большая группа фазовых превращений, происходящих без поглощения и выделения скрытой теплоты и изменения удельного объема, например, переход вещества из ферромагнитного состояния в точке Кюри в парамагнитное состояние, переход металла из нормального состояния при критической температуре в сверхпроводящее состояние. В жидком гелии при температуре 2,2° К происходит фазовое превращение Не I в Не II без теплового эффекта и изменения удельного объема, но при этом превращении проходят через острый максимум теплоемкость, коэс ициент изотермической [c.181]

Второй метод создания влажного пара базируется на использовании эффекта фазового перехода при соответствующем геометрическом, тепловом или механическом воздействии на однофазный поток. В качестве примеров практической [c.385]

Пайку, при которой припой образуется Б результате контактного плавления соединяемых металлов, промежуточных покрытий илн прокладок, называют контактно-реактивной пайкой. Контактное плавление, являющееся фазовым переходом первого рода (изменение термодинамического состояния сопровождается конечным тепловым эффектом п изменением структуры), наблюдается у материалов, образующих эвтектики или имеющих минимум на диаграмме плавкости. Процесс контактного плавления состоит из двух основных стадий 1) подготовительной, заключающейся в образовании в зоне твердых растворов устойчивых зародышей жидкой фазы, их последующего диффузионного роста и слияния в тонкую пленку 2) собственно контактного плавления — движения межфазных границ, определяемого чисто диффузионным механизмом. Подготовительная стадия определяется в основном граничной кинетикой и включает в себя процессы взаимодействия в твердой фазе на активных центрах (образование химической, в частности, металлической связи) и последующий процесс взаимной диффузии в зоне мостиков схватывания. Таким образом, на отдельных локальных участках зоны контакта образуется диффузионная зона шириной X, подчиняющаяся законам граничной кинетики. Из уравнения X — = О фш) при следующих значениях констант Р = 10 см = [c.46]

При моделировании полиморфных и фазовых превращений в металлах предполагалось, что при переходе к новому структурному состоянию изменяется общая энергия системы, что связано с изменением энергии межатомной связи, параметра решетки, координационного числа и т. д. Эта избыточная энергия АЕ при малых скоростях охлаждения выделяется в окружающую среду в виде теплового эффекта превращения а при высоких - рассеивается в металле в виде дополнительных элементов структуры системы Поскольку любое изменение структуры системы приводит к изменению напряжений в системе на величину [c.189]

Экспериментальное построение диаграмм состояния возможно благодаря тому, что любое фазовое превращение сплава отмечается изменением физико-механических свойств (электросопротивления, удельных объемов и др.) либо тепловым эффектом. Переход сплава из жидкого состояния в твердое сопровождается значительным выделением теплоты, поэтому, измеряя температуру при нагреве или охлаждении в функции времени, можно по перегибам или остановкам на кривых охлаждения определить критические температуры, при которых происходят фазовые превращения. [c.87]

При исследовании энергетического баланса при трении опыты проводили на специально созданной экспериментальной установке с измерением теплового эффекта жидкостным калориметром проточного типа (погрешность не превышала dz0,5%). В данном случае критическая плотность внутренней энергии м, оказалась близкой к = и и". Таким образом, при обеспечении условий накачки энергии в металл в условиях диспергирования, обеспечивающего у = = v , получено близкое соответствие между плотностью внутренней энергии , и энтальпией плавления для жидкого состояния. Эти опыты явились прямым подтверждением правомерности использования энтальпии плавления как критического параметра, при достижении которого возникают неравновесные фазовые переходы кристалл—аморфная фаза (как уже отмечалось, энергия для образования [c.385]

Зародыши кристаллизации формируют иерархически соподчиненный статистический ансамбль, характеризуемый распределением тепла Q по координате и ультраметрического пространства. В рамках такого представления процесс кристаллизации сводится к эффективной диффузии частицы с координатой д по узлам иерархического дерева, положение которых задает время и. Процесс диффузии описывается уравнением Ланжевена (2.100) с белым шумом (2.101) и эффективным коэффициентом диффузии (температуропроводностью) х соответствующее уравнение Фоккера—Планка имеет вид (2.102). Стационарные распределения тепла и его потока даются выражениями (2.104), (2.105). Условие сохранения потока (2.93) определяет распределение (2.95) теплоты кристаллизации в ультраметрическом пространстве. Будучи слабо зависимым от и, поведение ансамбля зародышей задается синергетическим потенциалом (2.99), который имеет максимум при критическом тепловом эффекте (2.108) (см. рис. 36). Подобно формированию закритического зародыша в ходе фазового перехода первого рода [102], преодоление барьера обеспечивающее закритический тепловой эффект д> д., происходит за время (ср. с (2.106)) [c.219]

При всех фазовых переходах в сегнетоэлектриках имеют место тепловые эффекты часть из них будет рассматриваться в гл. III. В сегнетоэлектриках, испытывающих фазовый переход II рода, эти эффекты связаны со скачкообразным изменением теплоемкости. Б сегнетоэлектриках, испытывающих фазовый переход I рода, не всегда удается выделить скрытую теплоту преобразования из общего теплового эффекта, который включает и некоторое изменение теплоемкости при переходе. [c.68]

В целях развития термографии в направлении расширения температурного диапазона ее применения и повышения точности при определении тепловых эффектов фазовых переходов, химических реакций и теплоемкости исследуемых веществ по площади, ограниченной дифференциальной кривой, разработан метод, исклю- [c.63]

Метод термического анализа (иначе физико-химического) основан на явлении теплового эффекта. Фазовые превращения в сплавах, например, появление твердой фазы в начале кристаллизации (или плавление при нагревании), переход металла в твердом состоянии из одной формы кристаллического строения в другую, растворение или выделение избыточной фазы и т. д., сопровождаются тепловым эффектом. В соответствии с этим на кривых измерений, построенных в координатных осях температура—время, при температурах фазовых превращений наблюдаются точки перегиба или температурные остановки Температуры, соответствующие фазовым превращениям, называются критическими точками. [c.121]

К системам терморегулирования) испарительное охлаждение оказывается не только единственным, но и оптимальным вариантом. При космических условиях наиболее полно раскрываются достоинства испарительного охлаждения высокая эффективность охлаждения, связанная с интенсивным испарением в вакууме высокая экономичность благодаря сильному эндотермическому эффекту фазового перехода нетребовательность к предварительной температурной подготовке охладителя отсутствие необходимости в специальных системах подачи охладителя, так как в условиях невесомости капиллярный потенциал подвода жидкого охладителя к охлаждаемой поверхности теоретически неограничен. Следует отметить универсальность испарительного охлаждения оно применимо как для внешней тепловой защиты и для сброса внутренней тепловой энергии в отдельности, так и для комплексного охлаждения. Кроме того, испарительное охлаждение легко поддается автоматическому управлению путем дозирования подачи охладителя. [c.441]

Все методы опреснения, в которых используется фазовый переход с тепловым эффектом, теоретически могут рассматриваться как теплонасосные. К ним относятся холодильные методы и все виды дистилляции. Температурный интервал (депрессия) при обратимом [c.240]

Поляризация системы из спонтанно возникающих доменов и ориентационная поляризация имеют некоторое сходство, но их не спутаешь друг с другом. Это особенно наглядно при рассмотрении тепловых эффектов. Ориентационная поляризация, исчезающая вместе с полем, происходит из-за наличия постоянных дипольных моментов у молекул, а эти молекулы ориентируются случайным образом благодаря тепловому движению, поэтому эффект ориентационной поляризации зависит от температуры. С другой стороны, в кристалле сегнетоэлектрика молекулы имеют постоянные дипольные моменты, направление которых жестко фиксировано в одном домене тепловое движение не влияет на этот порядок. Тем не менее в кристаллах сегнетоэлектрика наблюдается другой тип температурного эффекта при некоторой определенной температуре 0с, называемой температурой Кюри, спонтанная поляризация исчезает. Это происходит из-за того, что в этой точке кристаллическая структура изменяется фазовый переход) и отдельные молекулы больше уже не имеют постоянных дипольных моментов (рис. 1.4.2). [c.31]

Вблизи критической точки Я = О линеаризация становится неприменимой. В этом нетрудно убедиться, взглянув на корреляционную функцию (10.2.9) при Я О правая часть расходится. Такого рода эффекты хорошо известны в теории фазовых переходов и называются критическими флуктуациями. Однако в физических системах, находящихся достаточно далеко от теплового равновесия, и во многих других системах такие флуктуации ограничены, что с математической точки зрения обусловлено членом — Ьи в уравнении (10.2.1). Наиболее изящный подход, позволяющий учесть этот член, основан на использовании уравнения Фоккера— Планка. Пусть Р (/) обладает свойствами (10.2.2), (10.2.3) и имеет гауссово распределение (см. [1]). Из разд. 4.2 известно, что уравнение Фоккера—Планка для плотности вероятности /, соответствующей уравнению Ланжевена (10.2.1), имеет вид [c.330]

Таким образом, гидродинамика пара в тепловых трубах по сравнению с обычно рассматриваемым течением в трубах с непроницаемыми стенками имеет ряд особенностей, которые необходимо в той или иной мере учитывать. Тепловые трубы — своеобразные массовые сопла. Если пренебречь эффектами фазового перехода в паровом потоке (а это иногда допустимо), то гидродинамическая картина в тепловых трубах аналогична той, которая имеет место при течении пара в трубах с пористыми стенками, когда осуществляется вдув или отсос массы газа через стенки. [c.41]

Экспериментально величину 5° можно определить по значениям теплоемкостей и теплот фазового перехода при нагревании вещества от О К до Т. Энтропия 5° может быть определена также при использовании соотношений, полученных из статистической механики, если имеется достаточная информация по молекулярной структуре и спектрам. Для ДЯ такой подход невозможен. Для определения ДЯ при некоторой температуре всегда следует использовать экспериментальные данные по тепловому эффекту химической реакции или теплоте сгорания. Это значение АН° может быть пересчитано на другие температуры по уравнению (7.12). Аналогично, если 5 известна при некоторой температуре Т , то [c.251]

ТЕПЛОЕМКОСТЬ (решеточная — теплоемкость, связанная с поглощением теплоты кристаллической решеткой удельная— тепловая характеристика вещества, определяемая отношением теплоемкости тела к его массе электронная — теплоемкость металлов, связанная с поглощением теплоты электронным газом) ТЕПЛООБМЕН (излучением осущесгв-ляется телами вследствие испускания и поглощения ими электромагнитного излучения конвективный происходит в жидкостях, газах или сыпучих средах путем переноса теплоты потоками вещества и его теплопроводности теплопровод-ноетью проходит путем направленного переноса теплоты от более нагретых частей тела к менее нагретым, приводящего к выравниванию их температуры) ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ (решеточная осуществляется кристаллической решеткой стационарная характеризуется неизменностью температуры различных частей тела во времени электронная — теплопроводность металлов, осуществляемая электронами проводимости) ТЕПЛОТА (иенарения поглощается жидкостью в процессе ее испарения при данной температуре конденсации выделяется насыщенным паром при его конденсации образования — тепловой эффект химического соединения из простых веществ в их стандартных состояниях плавления поглощается твердым телом в процессе его плавления при данной температуре сгорания — отношение теплоты, выделяющейся при сгорании топлива, к объему или массе сгоревшего топлива удельная — отношение теплоты фазового перехода к массе вещества фазового перехода — теплота, поглощаемая или выделяемая при фазовом переходе первого рода) ТЕРМОДЕСОРБЦИЯ — удаление путем нагревания тела атомов и молекул, адсорбированных поверхностью тела ТЕРМОДИНАМИКА — раздел физики, изучающий свойства макроскопических физических систем на основе анализа превращений без обращения к атомно-молекулярному строению вещества [c.286]

Если проводник находится в магнитном поле, то превращение его в сверхпроводящее состояние сопровождается тепловым эффектом и, следовательно, является фазовым переходом первого рода. В. Кеезом показал, что в этом случае переход определяется уравнением Клапейрона—Клаузиуса. При отсутствии магнитного поля теплота перехода равна нулю и превращение и в s является фазовым переходом второго рода. [c.239]

Константа равновесия связана с соответствующей температурой, при которой будет протекать процесс термического разложения, через тепловой эффект фазового перехода известным уже соотношением (изобары или изохоры) [c.95]

Таким образом, результаты проведенного анализа позволяют выбрать наиболее рациональную для заданных условий теплообмена толщину слоя термоизоляции. Если необходимо поддерживать постоянной температуру Г g теплоизолируемой поверхности, то из формул (3.4) или (3.11)-н(3.14), предварительно определив температуру Tf внешней поверхности термоизоляции (если она не задана), нетрудно найти тепловой поток Q, который следует подводить или отводить в процессе термо-статирования. Подвод теплового потока можно осуществить размещением электрических нагревателей на поверхности контакта термостатируемой конструкции со слоем термоизоляции или в непосредственной близости к этой поверхности в объеме этого слоя, а отвод - прокачкой хладоагента, поглощением теплоты при термоэлектрических эффектах или применением тепловых аккумуляторов, содержащих вещества с большой скрытой теплотой фазовых переходов [18]. Во всех случаях эффективность системы термостатирования повышается, а энергетические затраты падают, если удается применить термоизоляцию с максимально возможным значением термического сопротивления. [c.76]

Обширная и крайне актуальная сфера применения капиллярно-пористых материалов открывается в связи с решением вопросов, возникающих при освоении космического пространства. При этом наибЬлее существенными являются проблемы, связанные с поддержанием оптимальных температурных условий функционирования различных устройств и элементов космического корабля. По существу, решение этих вопросов заключается в разработке способов отвода тепловой энергии, генерируемой внутри корабля, и сброса ее в окружающее пространство. Если в обычных земных условиях способы охлаждения путем вдува газов и испарения жидкости в известной мере равноценны, то в специфических условиях космоса (гл бокий вакуум, состояние невесомости, жесткие требования к системам терморегулирования) испарительное охлаждение оказывается не только единст- венным, но и оптимальным вариантом. При космических условиях наиболее полно раскрываются достоинства испарительного охлаждения высокая эффективность охлаждения, связанная с интенсивным испарением в вакууме высокая экономичность благодаря сильному эндотермическому эффекту фазового перехода нетребовательность к предварительной температурной подготовке охладителя отсутствие необходимости в специальных системах подачи охладителя, так как в условиях невесомости капиллярный потенциал подвода жидкого охладителя к охлаждаемой поверхности теоретически неограничен. Следует отметить универсальность испарительного охлаждения оно применимо как для внешней тепловой защиты и для сброса внутренней тепловой энергии в отдельности, так и для комплексного охлаждения. Кроме того, испарительное охлаждение легко поддается автоматическому управлению путем дозирования подачи охладителя. [c.375]

Равновесному состоянию системы при постоянных Sap соответствует мин. значение Э. Изменение Э. (ДЯ) равно кол-ву теплоты, к-рое сообщают системе или отводят от неё лри 1ЮСТ0ЯНН0М давлении, поэтому значения ДЯ характеризуют тепловые эффекты фазовых переходов (плавления, кипения и т. д.), хим. реакций и др. процессов, протекающих при постоянном давлении. В теплоизолированной системе при постоянном р Э. сохраняется, поэтому её называют иногда теплосодержанием или тепловой ф-цией (условие сохранения Э. лежит, в частности, в основе Джоуля— Томсона эффекта). Д. Н. Зубарев. [c.616]

ТЕПЛОВЫЕ ЭФФЕКТЫ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАПЩНИИ — поглощение (выделение) тепла при постоянной темп-ре, сопровождающее фазовые переходы 1-го рода в веществе (плавление, испарение, сублимация, переход твердых тел из одной кри-сталлич. модификации в другую и т. д.). Т. э. ф. п. принято считать положительными при поглощении и отрицательными при выделении тепла. Фазовые переходы, происходящие без Т. э. ф. п. (процессы упорядочения в нек-рых растворах замещения, переход сверхпроводников из нормального в сверхпроводящее состояние и др.), называют фазовыми переходами 2-го рода. Т. э. ф. п., как правило, уменьшаются с повышением темп-ры фазовых переходов. [c.295]

В связи с появлением материалов, физически и химически стойких до температуры 2500° С, все более ощущается необходимость в надежных методах измерения высокотемпературных характеристик подобных материалов. Особенно при проведении космических исследований и исследований в области атомной энергии крайне важно знать физические свойства высокотемпературных жаропрочных и жаростойких материалов. С этой целью сконструирована установка для термического и дифференциального терлшческого анализов при температурах до 3000° С 211. Излучение образца, нагреваемого в индукционной печи этой установки, падает на полупроводниковый ИК-приемник, усиленный выходной сигнал которого подается на двухперьевый координатный самописец. Таким термическим анализом легко можно обнаруживать слабые тепловые эффекты, связанные с фазовыми переходами 64 [c.64]

Данные по теплоемкостям реагирующих веществ и теп-лотам фазовых переходов используются и в других расчетах, например при применении уравнения Кирхгофа для вычисления теплового эффекта реакции при данной температуре, если он известен при другой температуре. Поэтому экспериментальное определение теплоемкостей и теплот фазовых переходов очень часто также выполняется термохимиками, хотя и не является термохимией в точном смысле. [c.10]

Разность тепловых потоков между двумя образцами пропорциональна измеряемой разности температур. При любых скоростях нагревания градуировочный фактор /(Г) обычно не постоянен в широком температурном интервале и должен определяться в каждом конкретном эксперименте. Кроме того, при калориметрировании в ДТСК в условиях значительного отклонения от стационарности (т.е. при быстром фазовом переходе) функция Д7 зависит от теплового эффекта процесса. [c.54]

Так как температура фазового перехода при постоянном давлении не изменяется, в этих калориметрах реализуется изотермический режим работы. Тепловые эффекты экзо- или эндотермических процессов компенсируют теплотой фазового перехода различных веществ воды (Гпл = =273,2 К=0°С) дифенилового эфира (Гцл =300,1 К=26, °С) азота (Гкип=77,4 К=-195,9 °С при р = 1-10 Па, используется только для компенсации теплоты экзотермического процесса). [c.74]

Другой способ градуировки основан на использовании эффекта Пельтье (см. разд. 8.2) или проведении фазовых переходов с эндотермическим эффектом ( эндотермическая градуировка). При градуировке этим способом следует учитывать не только возможные неточности табличных значений тепловых эффектов, но также погрешности результатов взвешивания стандартного вещества, степень его чистоты, химической стабильности и т.п. Для многих калориметров градуировочный коэффициент зависит как от теплового эффекта, так и от природы и массы вещества, его удельной теплопроводности, коэффициента теплопередачи в сканирующих калориметрах величина К может зависеть также от скорости нагревания. Поэтому при градуировке какого-либо прибора необходимо систематически варьировать все возможные из указанных параметров. Такие измерения позволяют установить воспро изводимость, оценить точность и линейность, выходного сигнала калориметра (см. рис. 10.2). [c.156]

Результаты эксперимента. На рис. 10.5 приведены результаты измерения тепловых потоков, возникающих при разложении образцов твердого БАДЕ при различных скоростях нагревания (масса образца m яв 0,5 мг). На каждой кривой наблюдаются четыре пика. Два из них отражают эндотермический тепловой эффект и не меняют своего температурного положения (111 и 120 °С) с изменением скорости нагревания образца, т.е. обусловлены фазовыми переходами. Два других гораздо больших пика соответствуют экзотермическому тепловому эффекту. Площадь под пиками (теплота) и температура максимума существенно зависят от скорости нагревания. Это свидетельствует о том, что происхождение наблюдаемых пиков связано с процессом термоактивированного разложения. На первый взгляд может показаться, что разложение исследуемого вещества протекает в две стадии, различающиеся кинетическими параметрами (энергией активации и частотным фактором). Но в этом случае невозможно интерпретировать площади двух пиков (т.е. теплоту), высота которых меняется при изменении скорости нагревания. Следует также учесть тот факт, что оптические методы исследования дают только один пик излучения света. Удовлетворительное объяснение наблюдаемого эффекта бьшо дано на основе определения температуры плавления вещества (164°С). Двойной пик возникает в результате изменения теплопроводности и коэффициента теплопередачи между образцом и чашкой для образца в результате образования расплава исследуемого вещества. Улучшение теплового контакта исследуемого вещества с калориметром уменьшает возможность перегревания образца. В результате снижается скорость реакции и, соответственно, тепловой поток. Из рис. [c.160]

Полученные выше формулы для р.(,(в,р, п) и Ц в,р, п) в рамках уже чисто термодинамического подхода решают все задачи теории слабых растворов, определяют тепловой эффект расширения примеси, обосновывают формулу Вант-Гоффа для осмотического давления, закон Генри о соотношении концентраций примеси в двух несмешивающихся растворителях, закон Рауля о смешении точки фазового перехода, связанного с присутствием примеси и т.д. Саму величину р(в) можно рассчитать, располагая потенциалом взаимодействия частиц примеси и растворителя Фо (1 г ), или ограничиться ее упрошенной оценкой (см. 1, п. г)), использованной при микроскопическом обосновывании уравнения Ван дер Ваальса, которая, несмотря на ее откровенную модельность, показательна в том отношении, что связывает баланс усредненных сил притяжения и отталкивания со свойствами компонент, составляюших данных слабый раствор.. [c.400]

При приближении к точке Кюри, где величина самопроизвольной намагниченности и связанные с ней объемные эффекты претерпевают наиболее резкие изменения, аномалии теплового расширения, а также упругости особенно велики. Пользуясь термодинамикой, без всяких предположений модельного характера, можно получить ряд общих соотношений, связывающих эти аномалии с магнитострикционными и магнитоупругими эффектами, измеренными в области Кюри, где все поведение ферромагнетика почти полностью определяется паранроцессом. Воспользуемся для этого (так же как и в гл. III, 5) теорией фазовых переходов второго рода. Согласно последней мы должны положить, что в точке Кюри отсутствуют скачки энтропии S, объема V и самопроизвольной намагниченности 4, т. е. [c.172]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...