Контрольные вопросы:

1. Диаграммы состояния и плавкости однокомпонентных систем. Зависимость диаграммы плавкости от внешнего давления.

2. Правило Юм-Родери и диаграммы состояний и плавкости двухкомпонентноых сплавов.

3. Что такое удельная теплота фазового перехода? Как рассчитать изменение энтропии при фазовом переходе? Предложите расчет изменения энтропии для материалов с различными диаграммами плавкости, включая неэфтектический состав сплавов.

4. Перечислите допущения и систематические погрешности в предложенном методе экспериментального исследования.

5. Почему температура плавления эвтектического сплава ниже, чем температура плавления чистых компонентов в него входящих?

6. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса для фазовых переходов. Можно ли этим уравнением воспользоваться для 2-х компонентных систем?

Рекомендуемая литература:

1. Д.В. Сивухин. Общий курс физики. т.2. М.: Наука, 1975. §111, 113, 128.

2. Р. В. Телеснин. Молекулярная физика. М.: Высшая школа, 1973. §121, 122, 123, 135, 136.

3. А. К. Кикоин, И. К. Кикоин. Молекулярная физика. М.: Наука, 1976. §119, 129, 130, 134.

4. Е. А. Штрауф. Молекулярная физика 1949. стр. 476 – 482 (§ 8), стр. 502 – 511.

Определение средних значений коэффициентов линейного и объемного расширения конденсированных сред. Теоретическое введение

§1. Физические характеристики (коэффициенты) теплового расширения.

Цель работы: экспериментально определить предложенными методами коэффициенты линейного и объемного расширения некоторых веществ. На уровне молекулярно-кинетических представлений уметь объяснить тепловое расширение и его особенности с учетом температуры и типа связи между микрочастицами.

Под тепловым расширением тел понимают изменение геометрических их размеров при изменении температуры. Термическими характеристиками теплового изменения размеров служат коэффициенты объемного и линейного расширения. Первый из них, как физическое свойство, может быть экспериментально определен у любой конденсированной среды; второй – только для твердых тел. Причем у кристаллических твердых тел (монокристаллов) коэффициенты линейного расширения по разным направлениям будут отличаться (монокристаллы анизотропны). Для изотропных сред (жидкости, аморфные твердые тела и поликристаллы) физические свойства не зависят от пространственного направления.

Коэффициентом объемного расширения называют физическую величину равную относительному изменению объема тела при изменении температуры на 1 К.

! Точнее: относительное изменение объема при элементарном изменении температуры в изобарических условиях.

Коэффициент объемного расширения  обычно положительная величина. Исключение составляет вода в жидкой фазе. У нее в температурном интервале (04)⁰С  < 0 . Плотность возрастает.

!! Попытайтесь объяснить: почему это так важно?

Коэффициент объемного расширения любых сред (в том числе и газов) принято рассчитывать по отношению к объему при 0⁰С:

У твердых тел в достаточно широком температурном интервале  можно считать постоянной величиной, а следовательно ее можно в эксперименте определить, как:

и приводить в таблицах без указания температуры.

Вещество	Al	лед	Сталь	Си	латунь	Sn	нихром
 К-1105	7,15	15,3	3,18	5,01	5,7	6,9	3,6

Учитывая малую долю температурных изменений объема у твердых тел, можно эту долю с достаточно высокой степенью точности определить к объему при некоторой температуре Т  Т₀:

У жидкости коэффициент объемного расширения существеннее зависит от температуры, а поэтому его величину приводят как среднее значение для определенного температурного интервала. Так для трансформаторного масла в таблицах приводят следующие значения:

Т0С	- 20	0	50	100
 К-1104	6,70	6,80	7,05	7,30

Коэффициентом линейного расширения (обозначим ) называют величину, характеризующую твердые тела и численно равную относительному изменению линейного размера при изменении температуры на 1 К.

Обозначение коэффициентов объемного и линейного расширения для конденсированных сред обычно другое:  - линейного;  - объемного. Однако, чтобы подчеркнуть единство символики для любых сред, принятая в данном описании символика, на наш взгляд, более удачна.

Для изотропных твердых тел между  и  легко установить связь. Возьмем, к примеру, твердое тело в форме куба с ребром . Тогда: