Термодинамические свойства поверхности раздела фаз

Термодинамические свойства поверхности раздела фаз [c.145]

Для определения термодинамических свойств поверхности раздела фаз можно воспользоваться выражением (352). [c.147]

Таким образом, фазой называется часть гетерогенной системы, отделенная физической границей раздела, т. е. границей резкого изменения свойств. Так как всякая граница раздела обладает запасом свободной энергии, то в системах высокой дисперсности свойства поверхностей раздела будут влиять на состояние системы и даже доминировать над объемными свойствами. Так, при высоком дроблении твердых или жидких фаз изменяются их температуры плавления, температуры кипения. Высокодисперсные системы могут создавать метастабильные системы — коллоидные растворы и аэрозоли. К таким системам общие термодинамические закономерности уже не приложимы. [c.251]

В приведенных выше выводах и уравнениях термодинамические свойства мембраны не учитывались, поскольку речь шла о системах с жесткими мембранами, не изменяющими своего размера и формы. В случае гибких упругих мембран надо учитывать их вклад во внутреннюю энергию системы за счет энергии натяжения мембраны и работу изменения ее площади (5.8). Если мембраной является естественная поверхность раздела фаз, то коэффициент поверхностного натяжения граничной поверхности а является частной производной от внутренней энергии [c.137]

Обычно различают три агрегатных состояния вещества — твердое, жидкое и газообразное. Известно, что в определенных условиях вещество может одновременно находиться в двух и даже трех агрегатных состояниях одновременно вода и водяной пар лед, вода и водяной пар и т. д. Такую термодинамическую систему, состоящую из различных по своим свойствам частей, отделенных одна от другой поверхностями раздела, называют гетерогенной. Каждая гомогенная (т. е. однородная, сплошная) часть гетерогенной системы, ограниченная поверхностью раздела и характеризующаяся одинаковыми физическими свойствами во всех своих точках, называется фазой фаза может рассматриваться как гомогенная термодинамическая система. Таким образом, гетерогенная система состоит из отдельных гомогенных подсистем. Фазовый переход есть переход вещества из одной фазы в другую через поверхность раздела фаз. [c.106]

Пусть наша система представляет собой либо сферическую жидкую каплю, находящуюся в окружении своего пара, либо твердый изотропный шар, помещенный внутрь расплава того же вещества. Окружим всю систему жесткой оболочкой, непроницаемой для теплоты и вещества. Кроме того, введем в качестве разделяющей поверхности двух фаз поверхность натяжения Гиббса, к которой отнесем все избыточные термодинамические величины, компенсирующие экстраполяцию однородных свойств каждой фазы вплоть до этой поверхности. Таким образом, имеем три подсистемы конденсированную фазу 1, окружающую ее фазу 2 (пар, расплав) и поверхность раздела фаз 3. Соответствующие вариации энергии этих подсистем даются выражениями [c.162]

Гомогенной называется термодинамическая система, внутри которой нет поверхностей раздела фаз, отделяющих друг от друга части системы, которые различались бы либо по кристаллической структуре, либо по своим физическим и химическим свойствам. Гетерогенная система состоит из частей, имеющих либо различную структуру, либо различные физико-химические свойства и отделенных друг от друга поверхностями раздела фаз. Примером гетерогенной системы может являться вода, находящаяся в равновесии с паром. [c.140]

Гетерогенные системы—это такие, которые состоят из отдельных частей (фаз), разграниченных поверхностями раздела при переходе через поверхность раздела хотя бы одно термодинамическое свойство изменяется скачкообразно (лед—вода вода — пар водный раствор соли—твердая соль — водяной пар и др.). [c.79]

Композиционные материалы являются гетерогенными системами которые состоят из нескольких фаз различной природы. Термодинамическая нестабильность большинства композиционных материалов приводит к межфазному взаимодействию компонентов как в процессе изготовления, так и в условиях эксплуатации. Некоторое взаимодействие на поверхностях раздела в композиционных материалах необходимо, так как через них осуществляется связь между составляющими композиции и передача напряжений. Однако интенсивное взаимодействие приводит к взаимному растворению компонентов, возникновению промежуточных фаз, которые во многих случаях образуют хрупкие зоны, ускоряющие появление трещин в волокне и оказывающие влияние на уровень механических свойств композиционного материала. Это вызывает необходимость детального изучения вопросов, связанных с взаимодействием матрицы и волокон при повышенных температурах. [c.29]

Правило фаз Гиббса. В гетерогенной системе, находящейся в равновесии, число степеней свободы равно числу компонентов минус число фаз плюс два F = = С — Р -f- 2, где f — число степеней свободы, т. е. число независимых переменных (температура, давление, концентрация), которые могут изменяться в определенных пределах без изменения числа фаз в системе С — число компонентов, т. е. наименьшее количество составных частей, при помощи которых можно определить состав каждой фазы Р — число фаз — физически однородных участков определенного химического состава, обладающих одинаковыми термодинамическими свойствами и ограниченных поверхностями раздела. [c.365]

Свойства поверхностно-активных веществ (ПАВ), и в частности ОДА, определяют их хорошую адсорбционную способность на поверхностях жидких и твердых веществ она по правилу уравнивания полярностей увеличивается с уменьшением растворимости вещества, поверхностного натяжения и теплоты смачивания, которая равна разности полных поверхностных энергий адсорбента. Указанные свойства ПАВ дают возможность активно использовать их в пароводяных контурах с целью управления термодинамическими, физическими и гидродинамическими процессами на границах раздела фаз, а также коррозионными и эрозионно-коррозионными процессами. [c.298]

ФАЗА <есть совокупность всех частей гетерогенной системы, обладающих одинаковым химическим составом, находящихся в одинаковом состоянии и ограниченных поверхностями раздела колебаний — аргумент периодической функции, описывающей колебательный или волновой процессы начальная—фаза колебаний в начальный момент времени термодинамическая — термодинамически равновесное состояние вещества, отличающееся по своим физическим свойствам от других возможных равновесных состояний [c.291]

Свойства твердых тел, в том числе и теплофизические, как известно, в значительной степени зависят от совершенства (однородности) их микроструктуры. Клеевые же прослойки соединений на клеях как гетерогенные системы вследствие многообразия свойств компонентов и фаз раздела имеют неоднородные структуры. Неоднородность структур клеевых прослоек касается не только композиционного состава. Возникающие в процессе структурообразования прослойки усадочные и температурные напряжения концентрируются преимущественно на границах раздела фаз клей (адгезив) —склеиваемая поверхность (субстрат) и связующее — наполнитель, создавая сложное внутреннее силовое поле. Вследствие неоднородности структуры и наличия концентраций напряжений в клеевой прослойке приложенное однородное внешнее поле температур вызовет сложное внутреннее температурное поле. В свою очередь внутреннее силовое поле прослойки динамически неравновесно. Обычно как при склеивании, так и в процессе эксплуатации в клеевых прослойках протекают релаксационные процессы, изменяющие концентрации внутренних напряжений (Л. 4]. Вследствие этого внутреннее температурное поле клеевой прослойки постоянно находится в термодинамически неравновесном состоянии и структура его является достаточно сложной. Остановимся на основных факторах, оказывающих влияние на формирование термического сопротивления клеевых прослоек. [c.14]

Гетерогенная система — макроскопически неоднородная термодинамическая система, состоящая из различных по физическим свойствам или химическому составу частей (фаз). Смежные фазы гетерогенной системы отделены друг от друга физическими поверхностями раздела, на которых скачком изменяется одно или несколько свойств системы (состав, плотность, кристаллическое строение, электрические и магнитные свойства и др.). Примером гетерогенной системы являются композиционные материалы, в которых компоненты отличны по составу, строению, свойствам. Различие между гетерогенной и гомогенной (однородной) системами не всегда четко выражено. Так, переходную область между гетерогенными механическими смесями (взвесями) и гомогенными (молекулярными) растворами занимают коллоидные растворы, в которых частицы растворенного вещества столь малы, что к ним неприменимо понятие фазы. [c.25]

Определим, что такое фаза. Если физические свойства вещества, составляющего систему, одинаковы во всех ее точках, то система называется гомогенной. Системы, состоящие из нескольких гомогенных, называются гетерогенными. Фазой называется физически однородное тело, являющееся частью гетерогенной системы и отделенное от других частей четко выделенной поверхностью раздела. На границах фаз скачком изменяются некоторые характеристики вещества, термодинамические параметры и функции. [c.198]

В термодинамике фазой называют совокупность изолированных поверхностью раздела гомогенных частей гетерогенной системы, каждая из которых имеет определенные термодинамические свойства. Переходы из одного фазового состояния в другое связаны с изменением взаимного расположения молекул и термодинамических свойств вещества. [c.63]

По фазовому составу все системы можно подразделить на гомогенные и гетерогенные. В общем случае гомогенными называются системы, состоящие из одной фазы. Гомогенная система характеризуется тем, что химические и термодинамические свойства в любой ее точке тождественны и в системе отсутствуют видимые поверхности раздела. Совокупность нескольких гомогенных систем, отделенных друг от друга поверхностями раздела, называется гетерогенной системой. [c.38]

Фаза — совокупность гомогенных, одинаковых по химическому составу и физическому состоянию частей системы, отделенных от других фаз поверхностями раздела. При этом каждая фаза характеризуется индивидуальной зависимостью (уравнением фазы по Ван-дер-Ваальсу) термодинамических свойств от параметров состояния. Различают газообразные, жидкие и твердые фазы. [c.23]

Построение статистической термодинамики поверхности на основе молекулярных представлений о межфазной границе раздела затрудняется тем, что мы не знаем ее микроскопическую структуру. Для многих целей, однако, можно применять упрощенное представление, а именно считать, что две гомогенные объемные фазы разделены поверхностью нулевой толщины, при пересечении которой резко меняются термодинамические свойства. Так, на фиг. [c.267]

В качестве полуфабриката для диффузионной сварки можно использовать ленты из борного волокна, покрытые нитридом бора и пропитанные расплавленным алюминием. Для получения прочности композита, соответствующей правилу аддитивности, необходима надежная механическая связь на границе раздела. Выполнение этого условия обеспечивает в эксплуатации материала передачу нагрузки от матрицы к волокну. Вместе с тем компоненты композиционного материала, как правило, взаимодействуют между собой. Диффузионные процессы уменьшают прочность упрочняющей фазы и в большинстве случаев приводят к образованию интерметаллидной прослойки в контакте волокна с матрицей. При достижении ширины интерметаллидной зоны 0,5—2,0 мкм композит перестает существовать. Под нагрузкой матрица не передает напряжение на волокно, идет разрушение интерметаллидов, образование и развитие трещин в волокне. Образование твердых растворов еще не приводит к коренному ухудшению свойств, С целью повышения жаропрочности и срока службы композиционных материалов на волокна наносят барьерные диффузионные покрытия. Покрытия могут исключать или значительно замедлять процессы взаимодействия материалов волокна и матрицы. Метод нанесения покрытия должен обеспечивать хорошую связь с волок-но 1, равномерную толщину покрытия и исключать пористость последнего. Другим способом подавления образования нежелательных фаз на поверхности раздела является использование в качестве матрицы сплавов, имеющих пониженную реакционную способность с упрочняющим материалом. С термодинамических позиций необходимо добиваться минимальной разности химических потенциалов компонентов композита. [c.214]

Строгого объяснения это явление пока не получило. Если исходить из простого предположения об индифферентности электроположительной фазы сплава, которая не изменяет термодинамических свойств поверхности раздела электроотрицательная фаза — раствор электролита, то наблюдаемые сдвиги электродных потенциалов должны означать, что химический потенциал электроотрицательного компонента в собственной фазе выше химического потенциала в до-эвтектическом или эвтектическом сплавах [см. уравненле (1.13)]. Это, в свою очередь, означает возможность само- [c.154]

В основе Г. п. ф. лежит предположение, что каждой фазе соответствует свой термодинамический потенциал (напр., энергия Гиббса) как ф-ция независимых термо-динамич. параметров. Фазу можно определить как однородную совокупность масс, термодинамич, свойства к-рых одинаково связаны с параметрами состояния, Г. п. ф. есть следствие условий термодинамич. равновесия многокомпонентных многофазных систем, т. к. число независимых термодинамич. переменных в равновесии не должно превышать числа ур-ний для них. Макс. число сосуществующих фаз достигается, когда число переменных равно числу ур-ний, определяющих термо-дииамич. равновесие. Г. п. ф. задаёт число независимых переменных, к-рые можно изменить, не нарушая равновесия, т. е. число термодинамич, степеней свободы системы /= +2—гЭгО. Число / наз. числом степеней свободы или вариантностью термодинамич. системы. При f=0 система наз. ин(нон)вариантной, при f=l — моно(уни)вариаптной, при /==2 — ди(би)ва-риантной, при — поливариантной. Г. п, ф, справедливо, если фазы однородны во всём объёме и имеют достаточно большие размеры, так что можно пренебречь поверхностными явлениями, и если каждый компонент может беспрепятственно проходить через поверхности раздела фаз, т. с. отсутствуют полупроницаемые перегородки. Цифра 2 в Г, п. ф. связана с существованием 2 переменных (темн-ры и давления), одинаковых для всех фаз. Если на систему действуют внеш. силы (напр., электрич. или маги, поле), то число степеней свободы возрастает па число независимых внеш. сил. При рассмотрении фазового равновесия в системах с дисперсной жидкой фазой необходимо учитывать силы поверхностного натяжения. В этом случае число степеней свободы возрастает па единицу и Г. п. ф. выражается соотношением л+3—гЭгО. [c.451]

Основной результат. Как указывалось выше в 1-4, поток вещества можно вычислить как произведение массопроводимости на движущую силу массопереноса. Методы расчета массопроводимости приведены Б 2-4. Цель этой главы — создание методов расчета движущей силы путем связывания ее с другими известными величинами. Ниже будут приведены многочисленные зависимости такого рода (см., например, табл. 3-1). Их характеризует общая особенность — они включают термодинамические свойства жидкостей в трех состояниях в объеме рассматриваемой фазы (G), в рассматриваемой фазе у поверхности раздела (S) и в массе переносимого вещества (Г). [c.61]

Как уже отмечалось, развитая поверхность изолированных наночастиц дает большой вклад в их свойства. Неаддитивность термодинамических функций, связанная с вкладом границ раздела фаз и учитываемая введением поверхностного натяжения о, приводит к размерным эффектам термодинамических величин. В случае наночастиц необходимо учитывать также зависимость поверхностного натяжения от размеров частиц. Влияние поверхностной энергии сказывается, в частности, на термодинамических условиях фазовых превращений. В наночастицах могут возникать фазы, которые не существуют в данном веществе в мао сивном состоянии. С уменьшением размера .астац вклад поверхности Fj = a(n)dv (где а(п) — поверхностное натяжение, зависящее от направления единичного вектора п, нормального к поверхности) в свободную энергию F = F, + F, (F,, — объемный вклад) увеличивается. Если в массивных образцах при некоторой температуре устойчива фаза 1, т. е. то при уменьшении размера с учетом может оказаться, что [c.62]

V Таким образом, анализ литературных данных свидетельствует, о специфическом влиянии сред разных рриродь и свойств на дислокационную структуру поверхностей трения.. Эффекты, связанные с влиянием среды на характер структурных изменений тв,ердых, тел, весьма, разноо,бразны в своих конечньй субмикро-скопических проявлениях и экспериментальном выявлении этим в значительной Мере объясняются противоречия в их интерпретации. Важным обстоятельством в выявлении природы взаимодействия среды и твердого тела является выделение тех первичных взаимодействий, комбинациями которых определяются наблюдаемые эффекты. Сюда относятся как собственно поверхностные взаимодействия, локализующиеся, в соответствии с термодинамическими условиями, на границе раздела фаз, в слое непосредственно у этой границы, так и многочисленные эффекты, связанные с примыкающим к границе слоем конечной толщины [112]. Эти случаи включают весьма большое число явлений как увеличения, так и уменьшения сопротивления тела деформации и разрушению. Например, при упрочнении приповерхностного слоя первичным следствием можно считать затруднение движения в нем дислокаций, однако конечные результаты могут быть разными. - [c.48]

Как было высказано выше, композиционный материал представляет собой гетерофазную систему, отличающуюся от моно-фазного материала (мономатериала) наличием компонентов, имеющих поверхности раздела, что является необходимым условием существования КМ. Границы раздела между отдельными компонентами обусловливают термодинамическую неустойчивость КМ как системы. Помимо внешних факторов (температура, давление) эксплуатационные свойства КМ и условия его существования определяют химическая природа и дисперсность вещества II фазы. [c.18]

Рассмотрим систему, состоящую из насыщенного раствора соли, твердой соли, лежащей на дне сосуда, и пара над раствором. Каждая часть системы, отделенная друг от друга видимой поверхностью раздела, называется телесным комплексом. Пар, раствор, каждый отдельный кристаллик соли—телесные комплексы. Телесные комплексы, обладающие одинаковым химич. составом и одинаковыми термо динамическ. свойствами, называются фазой системы. В данном примере для пара и раствора понятия телесных комплексов и фаз совпадают, все же кристаллики соли образуют одну твердую фазу (донную, лежащую на дне) т. о. наша система состоит из 1 рех фаз парообразной, жидкой и твердой. Если система представляет раствор, насыщенный винной к-той, пар и на дне—смесь право- и левовращающих кристаллов винной к-ты, то здесь мы имеем четыре фазы парообразную, жидкую и две твердых. Винная к-та вращает плоскость поляризации как в твердом виде, так и в растворенном это вращение есть свойство самой молекулы винной к-ты, т. е. химич. свойство право- и левовращающие кристаллы винной к-ты отличаются химически, а потому они д. б. отнесены к разным фазам. Но если взять раствор, насьпценный хлорновато натриевой солью, пар и на дне—смесь право- и левовращающих кристаллов этой соли, то здесь имеем только три фазы парообразную, жидкую и одну твердую. Дело в том, хгго хлорноватонатриевая соль вращает плоскость поляризации только в твердом состоянии, но не в растворенном. Это вращение не есть свойство молекулы, а результат укладки молекул в кристаллич. ячейке это не химич. свойство, но и не термодинамическое следовательно оба вида кристаллов д. б. отнесены к одной твердой фазе. [c.259]

Термодинамические системы могут быть гомогенными и гетерогенными. Гомогенными называются системы, внутри которых свойства характеризуются непрерывной зависимостью от пространственных координат. Гетерогенньши Называются системы, состоящие из гомогенных частей, на границе которых свойства характеризуются разрывами непрерывности. Гетерогенная система состоит из нескольких фаз. Под фазой понимается совокупность гомогенных, ограниченных поверхностями раздела частей системы, термодинамические свойства которых одинаково определяются параметрами состояния (параметрами системы, не зависящими от пути перехода системы из одного состояния в другое). Фазы могут принадлежать к разным или одинаковым агрегатным состояниям вещества (газовому, конденсированному жидкому, твердому). [c.49]

Поверхностное натяжение а, дин/см (10" Н/см), характеризует работу образования 1 см поверхности жидкости иа границе с ее насыщенным паровл. Эта работа обусловлена тем, что вблизи поверхностей раздела свойства фазы отличаются от таковых вдали от раздела, в частности, вследствие явлений адсорбции и различия в координационых числах на границе и в середине фаз. С поверхностным натяжением связано образование поверхностных и, в частности, адсорбционных слоев, которые обладают особыми свойствами, резко отличными от свойств того тела, на котором они адсорбируются. Адсорбционные слои могут значительно влиять на процессы перехода вещества из одной фазы в другую и, в частности, на процессы растворения и кристаллизации. Для образования таких слоев используются имеющиеся или специально вводимые в сплав по-верхностно-активные вещества, которые даже при очень малых добавках резко изменяют свойства системы, вследствие чего может увеличиваться переохлаждение (ДТ) при кристаллизации и уменьшаться критический размер зародыша. Таким образом, а является основной термодинамической характеристикой на границе раздела фаз. Поверхностно-активные элементы, например углерод и кремний, а значит и Сэ, понижают а (рис. 1.12), причем при повышении температуры оно сначала увеличивается (примерно до 1500° С), а затем понижается. Влияние кремния заметно проявляется при относительно низких температурах [c.20]

Однородной называется такая термодинамическая система, все составляющие которой обладают одинаковыми свойствами. Если отдельные составляющие системы обладают различными свойствами и между ними имеются поверхности раздела, то такая система называется гетерогенной. Если между отдельными состав-ляющшш системы нет поверхности раздела, то система называется гомогенной. Примером гетерогенной системы может быть резервуар с кипящей жидкостью, над поверхностью которой находится насыщенный пар. Гетерогенную систему будут представлять также лед и вода. Отдельные составляющие гетерогенной системы, разделенные одна от другой поверхностями раздела, называются фазами. Гетерогенные системы могут быть трехфазными (когда в системе имеются твердая, жидкая и газообразная фазы). [c.6]

Во всех предшествующих рассуждениях считалось, что внутренняя энергия термодинамической системы, а следовательно, и все термодинамические потенциалы эбусловлены только объемными эффектами эффектами на границе раздела разных )аз или отдельных отличающихся, по своим свойствам областей одной и той же зазы пренебрегал ось. На самом деле в довольно большом числе случаев оказывается eoбxoдимым учитывать энергию на поверхности раздела сосуществующих фаз зещества или на границах особых областей внутри данной фазы. [c.77]

Из представленных в этом разделе сведений о. модифи-кации электрохимических и коррозионных свойств латуней легированием можно сделать следующее заключение. Уменьшение склоиности латуней к обесцинкованию обусловлено, с одной стороны, снижением вероятности флуктуационного образования зародышей фазы Си° вследствие уменьшения термодинамической активности меди на поверхности и, с дру- [c.181]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...