1. Объяснить какие превращения в металле относятся к фазовым переходам первого и второго рода. Привести примеры.

В чистых металлах при фазовых переходах I рода энтальпия (теплосодержание) Н и удельный объем изменяются скачками при температуре перехода Т_п. Разницу в энтальпии двух фаз АН при t-ре перехода наз-ют теплотой фазового превращения. К фазовым переходам I рода в метал­лах относятся плавление, кристаллизация и полиморфные пре­вращения.

При фазовых переходах II рода скачкообразного изменения энтальпии и удельного объема в точке перехода не наблюда­ется. К фазовым переходам II рода в металлах от­носится магнитное превращение: переход при нагревании из ферромагнитного состояния в парамагнитное и обратный пере­ход при охл-ии.

Т-ру перехода в этом случае наз-ют точкой Кюри Q_С.

2. Как изменяется объем, межатомные связи, компактность упаковки атомов при плавлении различных металлов?

При плавлении металлов возрастает энергия колебательного движения атомов и повышается концентрация вакансий и межузельных атомов. При опр-ой t-ре исчезает кристаллическая решетка. Некоторая время теплота затрачивается на разрыв межатомных связей в кристалле и t-ра не повышается. Это t-ра Т₀ (площадка на диаграмме нагрева). Металлическая связь не обладающая направленностью, обуславливает стремление к плотной упаковке атомов в жидком металле. При плавлении объем металла увеличивается не более чем на 6%. Компактность упаковки атомов уменьшается.

3. Что означают понятия ближний и дальний порядок в расположении атомов? Каким фазовым состояниям присущ ближний и дальний порядок?

Жидкий металл в отличии от кристаллического не имеет дальний порядок, который характеризируется периодическим расположением атомов по узлам кристаллической решетки. В расплаве ближний порядок – упорядоченное расположение атомов вокруг произвольно выбранного атома на расстояниях, соизмеримых с межатомными. Его хар-ки – кратчайшее межатомное расстояние и среднее число ближайших соседей (координационное число).

4. Показать, что является термодинамическим стимулам крист-ии металла? Почему для начала крист-ии металлов необходимо переохлаждение?

Чтобы началась крист-ия необходимо переохладить расплав ниже Т₀. Разность ∆Gоб является термодинамическим стимулом (движущей силой) кристаллизации. Чем больше степень переохлаждения, тем больше ∆Gоб.

5. Записать общее изменение энергии Гиббса при кристаллизации металлов. Из чего складывается объемная и поверхностная межфазная энергия?

Образование в расплаве кристалла объемом V приводит к снижению энергии Гиббса на величину ΔG_об = VΔg_o6, где Δg_o6 – изменение энергии Гиббса, приходящееся на единицу объема твердой фазы. Наряду с этим из-за возникновения поверхности раздела кристалл-расплав энергия Гиббса должна возрасти на величину

ΔG_ПВ =F∙y, где F – площадь указанной поверхности, а у – межфазная энергия Гиббса единицы поверх­ности. Таким образом, при образовании в расплаве кристалла результирующее изменение энергии Гиббса выразится алгеб­раической суммой:

ΔG =-ΔG_об + ΔG_ПОВ; ΔG=-ΔVg_oб + F_у. (2.4)

G = U – TS + pV; U – внутренняя энергия; S – энтропия; V – объемная энергия; Т – t-ра; p – давление.