Лабораторные работы1 / Лабораторная работа1

3. С интервалом в 1 минуту заметим положение фронта кристаллизации по шкале прибора и записываем в таблицу №1. Примечание: фактически размеры кристалла вычисляем по формуле: Х(мм)=Х(ш)/56, где 56 - краткое увеличение микроскопа.

№измерения	время, МИН	Измеряемые величины положение фронта кристаллизации в делениях шкалы;	Вычисляемые величины Положение фронта кристаллизации; Х,мм
1	0	15,40	0,275
2	1	16,8	0,3
3	2	18,48	0,33
4	3	20,44	0,365
5	4	22,12	0,395
6	5	23,52	0,42
7	6	24,36	0,435
8	7	25,2	0,45
9	8	25,76	0,46
10	9	26,32	0,47
11	10	26,6	0,475
12	11	26,6	0,475
13	12	26,6	0,475

Вычисляем положение фронта кристаллизации:

Х(мм)=15.4/56=0.275мм; Х(мм)=22.12/56=0.395мм; Х(мм)=27.56/56=0.46мм;

Х(мм)=16.8/56=0.3мм; Х(мм)=23.52/56=0.42мм; Х(мм)=26.32/56=0.47мм:

Х(мм)=18.48/56=0.33мм; Х(мм)=24.36/56=0.42мм; Х(мм)=26.6/56=0.475мм;

Х(мм)=20.44/56=0.365мм: Х(мм)=25.20/56=0.45мм; Х(мм)=26.6/56=0.475мм Х(мм)=26.6/56=0.475мм

Вычислим скорость кристаллизации методом графического дифференцирования: tgal=Ax/At=0.055/1.5=0.036;

tga2= Ax/At=0.03/l.5=0.02; tga3= Ax/At=0.01/l.5=0.0066

Mx и Mt масштабы по осям:

Мх = 0.1/25=0.004мм

Mt= 1/10=0. 1mm

Вычисляем скорость кристаллизации:

VI =Ax*Mx/At*Mt = 0.055*0.004/1.5*0.1 =0.00022/0.15 = 0.00146 мм/мин

V2 = Дх*Мх/ At*Mt = 0.03*0.004/1.5*0.1 = 0.00012/0.15 = 0.0008 мм/мин

V3 = Ax*Mx/ At*Mt = 0.01*0.004/1.5*0.1 = 0.00004/0.15 = 0.000266 мм/мин

Кристаллизация состоит из двух процессов. Первый из них заключается в зарождении мельчайших кристаллических частиц, называемых зародышами или центрами кристаллизации, второй — в росте кристаллов из этих центров. Скорость зарождения центров кристаллизации выражается числом зародышей, образующихся в единице объёма жидкости за единицу времени. Оно обозначается «ч.ц.» - число центров. Скорость роста кристаллов или скорость кристаллизации выражается линейной скоростью движения грани кристаллов по направлению перпендикулярном к ней. Эта скорость обозначается «с.к.» - скорость кристаллизации или «ср.» - Скорость роста кристаллов, она измеряется единицами длины в единицу времени. Центр кристаллизации, обрастая новыми слоями атомов, становится крупнее. Кристаллы растут свободно до тех пор, пока со всех сторон её окружает жидкость. Форма таких растущих кристаллов геометрически правильна и соответствует их геометрическому строению. Число центров кристаллизации и скорость их роста зависят от степени переохлаждения жидкости.

На рис.2 приведены кривые зависимости ч.ц. и ср. от степени переохлаждения. С увеличением АГ возрастает число центров кристаллизации и увеличивается скорость их роста; при определённой степени переохлаждения наступает максимум. Однако металлы и сплавы отличаются в жидком состоянии сравнительно малой способностью к переохлаждению, т.е. их невозможно переохладить до таких температур, при которых ч.ц. достигли бы максимума. Поэтому для металлов кривые обрываются уже при малых степенях переохлаждения (сплошные линии). При малой степени переохлаждения, когда скорость образования центров кристаллизации центров мала, а скорость их роста велика, размеры кристаллов велик; при больших степенях переохлаждения скорость зарождения новых центров велика, а скорость роста мала: Кристаллы получаются более мелкими.

Рис.2 Влияние степени переохлаждения на число центров кристаллизации (ч.ц.) и скорость роста кристаллов (с.р.)

2.Механизм процесса кристаллизации металлов и солей

Все вещества могут находиться в четырёх агрегатных состояниях: твёрдом, жидком, газообразном и плазменном. Переход вещества из одного состояния в другое обуславливается тем, что на различных уровнях температуры свободная энергия вещества различная, вещество стремится к наименьшему запасу свободной энергии (рис.3).

Жидкость

Рис.3 Изменение свободной энергии жидкого и кристаллического состояния в зависимости от температуры.

Вывод: скорость кристаллизации с течением времени уменьшается, измерением концентрации соли и наличием примеси:

А) Кристаллы растут от края к середине, где больше высота столбца жидкости и объём испаряемой жидкости;

Б) В начале кристаллизации капля имеет равномерную концентрацию атомов. По мере роста кристаллов раствор объединяется, и дальнейший рост кристаллов замедляется.