57.Диаграмма состояния однокомпонентной системы на примере воды.
Диаграмма состояния системы - диаграмма, указывающая, в каких фазовых состояниях находится система в зависимости от условий: температура, давление и состав.
Примечание автора. Обязательна графическая иллюстрация.
В качестве системы возьмем воду. K=1 => состав как переменная отпадает, и фактически имеем Р-Т диаграмму.
С=К-Ф+2=3-Ф; максимальное число фаз, находящихся в равновесии, равно 3.
1 - поле СОВ-область существования твердой фазы – льда.
2 – СОА – жидкая фаза –вода.
3 – АОВ – водяной пар.
Линия ОА - сосуществование двух фаз (ж-г) (равновесие “испарение-конденсация”).
Линия ОВ – две фазы (т-г) (равновесие “сублимация-конденсация”).
Линия ОС – две фазы (т-ж) (равновесие “плавление-кристаллизация”)
Точка”О” отвечает равновесному сосуществованию 3 фаз.
Точка D: С=3-Ф=3-1=2, т.е.оставаясь на поле,можно менять 2 переменные-Р и Т.
В т.1: С=3-Ф=3-2=1, т.е. на линии можно произвольно менять только 1 переменную.Допустим,что Р из исходного состояния 1 повысилось до произвольной т.m,при этом весь пар сконденсируется, и чтобы сохранить при давлении m обе фазы, нужно повысить T, переведя систему в точку n.
В т.0: С=3-Ф=3-3=0, т.е. это точка нонвариантного равновесия, положение ее строго определено: Р=4,6 мм рт.ст., Т=+0,01º С.
56.Сущность термографического анализа. Кривые нагревания и охлаждения.
Т
ермографический
анализ –
кривые нагревания или кривые охлаждения
системы. Диаграммы плавкости (частный
вид диагарамм состояния) строят исходя
из кривых охлаждения, которые изображаются
в координатах: температура(Оу), время(Ох).
Рассмотрим кривые
охлаждения
двух систем. Система I
в интервале t1-t2
не испытывает никаких фазовых превращений,
температура меняется монотонно. Кривая
II
отвечают охлаждению воды от 150
o
C
(пар при атмосферном давлении) до 0
o
C
и ниже. При 100
o
C
наблюдается горизонтальный участок,
отвечающий фазовому переходу – процессу
конденсации пара, температура
поддерживается неизменной, пока не
исчезнет весь пар. Постоянство температуры
обеспечивается за счёт выделения в
процессе конденсации пара теплоты
испарения воды. От 100
o
C
до 0 o
C
наблюдается монотонный ход кривой
охлаждения – остывает жидкая вода. При
0 o
C
наблюдается второй горизонтальный
участок, отвечающий фазовому переходу
– процессу кристаллизации. Температура
поддерживается постоянной за счет
выделения теплоты плавления.
Рассмотрим кривые охлаждения чистого металла (I) и сплава с так называемой эвтектикой (II). На кривой охлаждения (I) чистого металла А наблюдается одна площадка bc, отвечающая процессу кристаллизации металла. При tпл в равновесии находятся жидкая и твердая фазы одинакового состава. Образование твердой фазы сопровождается выделением теплоты плавления.
Кривая II отвечает охлаждению сплава А-В. От “а” до “a’ “ температура меняется монотонно, остывает жидкая фаза. При достижении точки a’ из жидкой фазы начинают выпадать кристаллы А – одного из компонентов сплава, при этом жидкая фаза за счет этого начнет обогащаться компонентом В. Таким образом, в интервале a’-b в равновесии находятся жидкая и твердая фазы различного состава, площадки на кривой охлаждения не наблюдается. За счет выделения при кристаллизации А теплоты плавления этого компонента темп охлаждения сплава замедляется, и на кривой наблюдается перелом. Выпадение кристаллов А продолжается до тех пор, пока жидкая фаза не достигнет так называемого “эвтектического состава”. Основной особенностью эвтектического сплава является то, что он кристаллизуется подобно чистому компоненту – на кривой охлаждения наблюдается площадка. Из жидкой фазы одновременно выпадают кристаллы А и В и, таким образом при tЕ (отрезок bc) в равновесии находятся жидкая и твердая фазы одинакового состава. Отрезок cd отвечают охлаждению твердого сплава.
Остановки в падении температуры могут наблюдаться и на кривой охлаждения уже твердого металла, указываю на переходы металла из одной аллотропной формы в другую.