32. Základní termodynamické pojmy, fázové pravidlo, kritérium rovnováhy soustavy

Termodynamická soustava – část hmotného světa, která je předmětem našeho zkoumání

Okolí soustavy – vše, co nepatří do soustavy

Soustavy - otevřené soust. – dochází k výměně hmoty a energie mezi soust. a okolím

- uzavřené soust. – dochází pouze k přenosu energie

Vlastnosti soust.

– extenzivní – závisejí na množství hmoty a jsou aditivní (počet molů, hmotnosti)

- intenzivní – nezávisejí na množství hmoty, v rámci soustavy nejsou

aditivní ( teplota, tlak, intenzita mag. pole)

Termodynamická fáze – fyzikálně jednotná část soustavy, která je ohraničená fázovým

rozhraním, na němž dochází k nespojité změně vlastností soustavy.

Je to vlastně stav částí soustavy.

Homogenní soustava – obsahuje jen jednu fázi

Heterogenní soustava – obsahuje více fází

Mezi počtem fází f, které mohou koexistovat v určitém rovnovážném stavu term. soust. a počtem termodynamických složek k, platí Gibbsovo fázové pravidlo f = k + 2 – v

kde v je počet stupňů volnosti, tj. počet vybraných veličin, které se mohou měnit, aniž by vyvolaly fázovou přeměnu.

33. Druhy fází V tuhých kovech a slitinách – dodělat!!!!

Tuhé roztoky dělíme na

– primární - vznikají fázovou přeměnou z tuhé fáze, pokud jsou krystalické, pak mají stejnou

krystalovou mřížku jako jejich základní čistá složka

- sekundární – vznikají fázovou přeměnou za účasti alespoň jedné tuhé fáze, pokud jsou

krystalické, mají úplně jiné krystalické mřížky, než jejich základní složka

34. Krystalizace čistých kovů

Krystalizace lze vyjádřit vztahem ,

Kde H je entalpie krystalizace, T přechlazení a T₀ rovnovážná teplota krystalizace.

Při konstantním (atmosférickém) tlaku tuhne čistý kov podle Gibbsova pravidla za konstantní teploty. Délka časové prodlevy na křivce chladnutí závisí při této exotermické přeměně na rychlosti přenosu tepla (entalpie tuhnutí) ze soustavy do okolí. Ani extrémně rychlým ochlazením nelze krystalizaci čistých kovů potlačit.

35. Alotropické a polymorfní přeměny

K alotrop. přeměnám dochází asi ve 20 kovech, k polyform. přeměnám v mnoha tuhých roztocích. Nejvýznamnější z nich jsou slitiny Fe a slitiny Ti. Tyto přeměny mohou probíhat vlivem změn teploty a tlaku jak tepelně aktivovaným růstem, tak i astermálním růstem (martensitické přeměny).

36. Binární rovnovážné diagramy s úplnou rozpustností složek, pákové pravidlo

Rovnovážné diagramy lze konstruovat z křivek chladnutí složek a jednotlivých slitin soustavy. Křivky chladnutí čistí složky a binární slitiny s úplnou rozpustností sou na obr.2-38 str. 45 v učebnici.

Je z nich patrné, že tuhnutí slitiny neprobíhá za konstantní teploty jako u čistého kovu, ale v rozmezí dvou teplot. Vynesením teplot počátku tuhnutí získáme likvidus (oblast nad ním je tvořena homogenní taveninou), vynesením teplot konce tuhnutí získáme solidus (oblast pod ním je tvořena krystaly). Mezi nimi jsou v rovnováze krystaly a tavenina.

To ovšem většinou v praxi neplatí. Poměrná množství obou fází, která jsou během krystalizace v rovnováze, je možno zajistit pomocí pákového pravidla- Nechť úsečka 345 v obr. Představuje páku. Má-li být tato páka se středem otáčení v bodě 4 v rovnováze, musí platit:

m _ . 45 = m_l . 34

kde m_ je množství tuhého roztoku , m_l je množství taveniny. Je-li celkové množství slitiny úměrné délce úsečky 35 potom pro vzájemný poměr množství obou fází koexistujících při zvolené teplotě platí: