к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Плавление

Плавление - переход вещества из кристаллич. твёрдого состояния в жидкое. П. происходит с поглощением тепла как фазовый переход 1-го рода, оно состоит в позиционном разупорядочении системы: регулярное пространственное расположение атомов (молекул) сменяется нерегулярным при незначит. изменении ср. расстояний между ними. Температура П. Тпл зависит от давления Р. Для двух- и многоатомных молекул при П. наблюдается также ориентационное разупорядочение, у нек-рых веществ оно предшествует П.
Линия фазового равновесия кристалл - жидкость, отвечающая равенству химических потенциалов фаз15047-68.jpg начинается в тройной точке А чистого вещества (рис. 1) и прослеживается до давлений ~10ГПа. Если в системе происходит полиморфное превращение (см. Полиморфизм ),то линия П. имеет излом в тройной точке кристалл I - кристалл II - жидкость. У ряда веществ с изменением температуры и давления наблюдается более двух полиморфных превращений.

15047-69.jpg

Рис. 1. Линия плавления АВ на диаграмме состояния чистого вещества: А - тройная точка равновесия кристалл - жидкость - газ, К - критическая точка, AD - экстраполяция линии плавления за тройную точку.

Для большинства веществ температура П. увеличивается с ростом давления, dTпл/dP > 0. Но для воды, Ga, Bi, Sb, нек-рых сплавов dTпл/dP < 0 в окрестности тройной точки А. При плавлении энтропия S возрастает,15047-70.jpgS = Sж - Sкрист > 0, т. е. теплота плавления L = Т15047-71.jpgS положительна. (Известно исключение, относящееся к 3Не при Т < 0,32 К. Оно связано с явлением преимущественного ориентац. упорядочения ядерных спинов в жидкой фазе.) Тогда, согласно Клапейрона - Клаузиуса уравнению, dP/dT =15047-72.jpgзнак dP/dT совпадает со знаком скачка объёма15047-73.jpg = vж - vкрист Для нормально плавящихся веществ объём при П. увеличивается,15047-74.jpg > 0. В табл. даны значения Tпл при атм. давлении, приведённых значений скачков энтропии15047-79.jpgS/R (R - газовая постоянная)и объёма15047-80.jpgкрист для нек-рых веществ.

Вещество
Tпл, К
15047-75.jpg/R
15047-76.jpg /vкрист
Вещество
Тпл, К
15047-77.jpg/R
15047-78.jpg /vкрист
Аr
83,8
1 ,69
0,142
Сu
1358
1,15
0,046
Хе
161,3
1,71
0,151
Аu
1338
1,15
0,055
N2
63,2
1 ,37
0,072
Zn
692,7
1,25
0,041
O2
54,4
0,99
0,075
А1
933
1,36
0,064
СН4
90,7
1,24
0,081
Pb
600,2
1,00
0,037
C6H6
278,6
4,25
0,133
Fe
1811
1,01
0,039
C6F14
185,0
4,96
0,091
Ni
1728
1,23
0,063
Na
370,8
0,86
0,026
NaCl
1073
3,37
0,250
К
335,7
0,86
0,025
KC1
1043
3,12
0,173

Из табл. видно, что для простых веществ15047-81.jpgS/R лежит в интервале 0,86 - 1,71 (15047-82.jpg 7,2 - 14,2 Дж/моль х К). Более высокие значения15047-83.jpg характерны для веществ, у к-рых при П. возбуждаются дополнительные (напр., ориентацпонные) степени свободы (С6Н6, C6F14 и др.) или перестраивается электронная структура (Si, Ge, Bi и др.). Увеличение объёма у металлов значительно меньше, чем у инертных газов и ионных солей. Зависимость Тпл элементов от их ат. номера Z немонотонна и обнаруживает периодичность (рис. 2). Похожий вид имеет зависимость от Z теплоты плавления L.
Термодинамич. движущей силой П. является отклонение двухфазной системы от равновесия. Мерой этого отклонения служит разность химических потенциалов15047-84.jpg(Т,Р) -15047-85.jpg(Т, Р)>0. Стационарное состояние обеспечивается подводом тепла к границе раздела фаз при постоянном внеш. давлении. П. - результат конкуренции двух фаз, каждая из к-рых устойчива по отношению к малым возмущениям..
П. сопровождается скачкообразным изменением S, v и внутр. энергии при медленном изобарич. нагревании образца. При П. не только теряется регулярность структуры (дальний порядок в расположении атомов), но существенно изменяется в среднем и координация соседних атомов (ближний порядок).
Зависимость между Т и Р на линии П. приближённо передаётся эмпирич. ур-нием (Р/Р0)+ 1 = (Т/Тп)с. Здесь с > 1 - индивидуальная постоянная, к-рую следует рассматривать как параметр термодинамич. подобия веществ относительно П., значения Т0 и Р0п - темп-pa плавления при Р = 0, Р0 = - Р при T = 0) получены экстраполяцией линии П. за тройную точку (ли ния АД на рис. 1). Для нормально плавящихся веществ Р0> 0.
Физически продолжение линии фазового равновесия за тройную точку возможно. Обе сосуществующие фазы при этом находятся в растянутом состоянии и удовлетворяют условию15047-86.jpg Эмпирич. ур-ние приводит к асимптотике dP/dT15047-87.jpg0 при Т15047-88.jpg0, к-рая согласуется с теоремой Нернста. Поиск высокотемпературной асимптотики линий П. не привёл к универсальному результату. В отличие от равновесия жидкость - пар критическая точка на линии равновесия кристалл - жидкость не обнаружена. Её появление считается невозможным, что объясняется различием симметрии кристалла и жидкости.

15047-89.jpg

Рис. 2. Зависимость температуры (а) и теплоты (б) плавления элементов от их атомного номера Z.

При П. имеет место размерный эффект: темп-pa П. TR малых частиц (R - эфф. радиус частицы) ниже, чем Тпл больших кристаллов. Эффект связан с поверхностной энергией, к-рая относительно велика для малых частиц. Напр., для Sn ТПЛ = 505 К, TR15047-90.jpg480; 460; 415 К соответственно для R = 10; 6; 4 нм.
П. частично аморфных веществ, напр. полимеров, происходит в нек-ром интервале температур. Для двух-и многокомпонентных систем равновесные составы кристаллич. и жидкой фаз различны, темп-pa П. двойного сплава зависит от его состава (концентрации х). Вид простой диаграммы состояний показан на рис. 3. Система образует непрерывный ряд растворов в жидком и кристаллич. состояниях. Равновесные составы жидкой (хж) и кристаллич. (хкрист) фаз при заданной температуре Т1 определяются, как показано на рис. 3.

15047-91.jpg

Рис. 3. Диаграмма состояния кристалл - жидкость двухкомпонентной системы, х - атомная (молекулярная) доля компонента В в растворе.

Относит. количества фаз зависят от исходной концентрации однородной системы и определяются из условия сохранения масс компонент. Верхняя линия l наз. кривой ликвидуса, нижняя линия s - кривой солидуса.
П. и кристаллизация играют важную роль в природе: образование снега и льда, вечной мерзлоты, процессы во внутр. слоях Земли, вулканич. явления. П. - составная часть мн. процессов в технике (произ-во чистых металлов и сплавов, стекла, изделий из них).

Литература по

  1. Френкель Я. И., Кинетическая теория жидкостей, Л., 1975; Любов Б. Я., Теория кристаллизации в больших объемах, М., 1975; Тонков Е. Ю., Фазовые диаграммы элементов при высоком давлении, М., 1979; Уббелоде А. Р., Расплавленное состояние вещества, пер. с англ., М., 1982; Скрипов В. П., Коверда В. П., Спонтанная кристаллизация переохлажденных жидкостей, М., 1984.

    В. П. Скрипов.

    к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

    Знаете ли Вы, что низкочастотные электромагнитные волны частотой менее 100 КГц коренным образом отличаются от более высоких частот падением скорости электромагнитных волн пропорционально корню квадратному их частоты от 300 тысяч кмилометров в секунду при 100 кГц до примерно 7 тыс км/с при 50 Гц.

    НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
    Рыцари теории эфира
     20.11.2019 - 07:47: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
    20.11.2019 - 07:03: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вячеслава Осиевского - Карим_Хайдаров.
    20.11.2019 - 07:01: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Марины Мелиховой - Карим_Хайдаров.
    19.11.2019 - 09:07: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Маклакова - Карим_Хайдаров.
    18.11.2019 - 19:10: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
    16.11.2019 - 12:16: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Игоря Кулькова - Карим_Хайдаров.
    15.11.2019 - 06:45: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> РАСЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. КОМУ ЭТО НАДО? - Карим_Хайдаров.
    14.11.2019 - 12:35: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Светланы Вислобоковой - Карим_Хайдаров.
    13.11.2019 - 19:20: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> ПРОБЛЕМА КРИМИНАЛИЗАЦИИ ЭКОНОМИКИ - Карим_Хайдаров.
    12.11.2019 - 11:53: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Бориса Сергеевича Миронова - Карим_Хайдаров.
    12.11.2019 - 11:49: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Веры Лесиной - Карим_Хайдаров.
    10.11.2019 - 23:14: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Кирилла Мямлина - Карим_Хайдаров.
    Bourabai Research Institution home page

    Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution