Термодинамика образования зародышей

ТЕРМОДИНАМИКА ОБРАЗОВАНИЯ ЗАРОДЫШЕЙ [c.285]

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]

Следовательно, при образовании и росте центров кристаллизации свободная энергия металла изменяется в двух противоположных направлениях. С одной стороны, образование нового центра кристаллизации с меньшим запасом свободной энергии уменьшает свободную энергию металла. С другой стороны, благодаря образованию поверхности раздела между жидким и твердым металлом атомы, находящиеся на этой поверхности, увеличивают свою свободную энергию и, следовательно, свободная энергия металла увеличивается, особенно в начале стадии возникновения зародыша. Поэтому во времена Гиббса вопрос о возможности появления кристаллических центров с помощью классической термодинамики не находил объяснения до появления спустя много лет теории флуктуаций, [c.40]

Из термодинамики известно, что вероятность образования в 1 сж в течение 1 сек. одного зародыша равна [146] [c.156]

Несмотря на различия в величине и характере перемещения атомов, перечисленные выше виды фазовых превращений, а также процессы рекристаллизации протекают путем образования и роста зародышей. Поэтому с точки зрения термодинамики движущими силами этих процессов являются одни и те же энергетические факторы. [c.11]

Монография посвящена в основном термодинамике метастабильной (перегретой) жидкости и выяснению условий, при которых происходит флуктуацион-ное образование зародышей паровой фазы. Впервые на большом экспериментальном материале для различных веществ и широкого интервала давления проверена теория Фольмера — Деринга — Зельдовича — Френкеля. Изложены новые методики экспериментального исследования. Обсуждается поведение плотности жидкости при глубоком заходе в метастабиль-ную область, свойства и способы аппроксимации спинодали — границы термодинамической устойчивости фазы, особенности закритических переходов. Устанавливается связь перегрева жидкости с процессами при интенсивном теплообмене в режиме взрывного вскипания. Кратко рассмотрены вопросы термодинамики и зародьппеобразования при конденсации и кристаллизации. [c.2]

Гетеромолекулярный процесс состоит из двух стадий. Первая стадия образования частиц представляет собой газофазную химическую реакцию газа при низком давлении паров. Вторая стадия сводится к описанному выше гомогенному процессу образования частиц. Детальные исследования термодинамики сложных процессов гетеромолекулярной нуклеации таких многофазных систем как атмосфера, только начались. Поэтому до сих пор остается большое число неясных вопросов. В частности, не решены задачи об участии в этих процессах паров различных веществ, хотя и отмечается лидирующая роль образования зародышей при участии паров воды и серной кислоты. Недостаточно исследована роль паров сложных органических соединений и роль всегда присутствующих в атмосфере других частиц, а также роль дополнительных [c.101]

Любое фазовое превращение включает в себя не только образование зародышей новой фазы, но и их рост. С точки зрения термодинамики рост образовавшихся флуктуационным путем кристаллических зародышей должен происходить при сколь угодно малых пересыщениях в исходной фазе (случай полного смачивания). Однако многочисленные экспериментальные исследования показывают, что при заданном пересыщении скорость роста грани кристалла зависит от ряда других, кроме пересыщения, факторов, и прежде всего, от морфологии поверхности растущей грани кристалла. Поверхности граней идеальных кристаллов по своему атомному строению принято подразделять на три типа сингулярные, ви-цинальные и несингулярные. [c.183]

Первоначальная идея о спинодальном распаде,. выдвинутая на примере жидких растворов Гиббсом в XIX в., длительное время рассматрцвалась в классических курсах термодинамики. Затем, когда с середины 20-х годов быстро распространилась теория кристаллизации путем образования и роста зародышей новой фазы, спинодальный распад был почти забыт. В последние полтора десятилетия интерес к нему. вновь возник, -в частности, в овяЗ И с возможностью получения при те1р,мической обработке дисперсных продуктов распада, равномерно распределенных по объему сплава (см. 42). [c.282]

В термодинамике доказывается, что новая фаза может появиться в системе только в том случае, если ее энергетическая характеристика, называемая свободной энергией, будет меньше, чем у существующей фазы. Выше точки кристаллизации свободная энергия жидкости меньше, чем свободная энергия кристаллов, поэтому кристаллы в этих условиях не могут существовать. Ниже точки кристаллизации свободная энергия кристаллов меньше свободной энергии жидкости, и поэтому здесь устойчива твердая фаза. При температуре кристаллизации свободные энергии жидкости и кристаллов становятся одинаковыми. Однако в этих условиях самопроизвольное появление кристаллов в жидкости еще невозможно, поскольку это не приведет к снижению величины свободной энергии всей системы в целом. Только при несколько более низкой температуре, чем кр, разница в свободной энергии твердой фсзы (кристаллов) и жидкой фазы (расплава) достигает определенной величины и в жидкости может появиться твердая фаза. Этот шаг в процессе кристаллизации называют зарождением кристаллов. Для появления зародышей кристаллов необходимо такое переохлаждение, при котором разница в свободных энергиях твердой и жидкой фаз была бы достаточной, чтобы восполнить затраты энергии на образование поверхности раздела кристалл — жидкость. [c.66]

Согласно равновесной термодинамике процесс кристаллизации происходит изотермически с температурой, равной температуре плавления, п эта область течения может быть описана с помощью газодинамических функции для изотермического течения. На участке соила, где происходит кристаллизация, теплота кристаллизации ностененпо передается газу, пока не завершится кристаллизация всей жидкой фазы. Однако равновесный нроцесс кристаллизации не осуществляется. Скорость передачи тепла от частиц к газу и скорость образования кристаллических зародышей конечны, и указанные процессы, в силу конечности времени пребываипя частиц в соиле, пе завершаются. Действительное количество теила кристаллизации, переданное газу, значительно меньше того, которое соответствует условиям равновесиого протекания процесса. Кинетика [c.334]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...