Ю., Ташкеева Г.Қ. Физикалық материалтануға кіріспе
жүктеу/скачать 5,26 Mb.
|
treatise13466
- Бұл бет үшін навигация:
- § 6. Компоненттердің еруі шектелген Т–Х қос жүйесінің фазалық тепе-теңдік диаграммалары
- Шексіз еритіннен шекті еруге өту
| Тапсырмалар:
3.1. Fe, W, Si, Te үшін балқу энтропиясын анықта және балқу кезіндегі осы заттардың химиялық байланыстарының өзгеруі сипатымен алынған мәндерді салыстыр (Fe, W, Si және Te балқу температуралары сәйкесінше 1530, 3416, 1412 және 450оС). 3.2. Cu (koCu = 1,5·10-5) және Sn (koSn = 2·10-2) фондық (зиянды) қоспасының бірдей концентрациясы құрамында Ge бар. Мұндай материалдан монокристалды Чохральский (сұйық ерітінді-құймадан) әдісімен алудан бұрын оны аумақтық балқымаға Cu және Sn концентрацияларын шаманың бірнеше қатарға төмендету үшін орнатады. Қоспалардың қайсысы аумақтық балқымадан аз өту санына ие? 3.3.Балқыманы қайта суытуды арттыру салдарынан кристалдардың өсу жылдамдығын арттыру кезінде қоспаның таралу коэффициенттерің мәні (k0 < 1 және k0 > 1 кезінде) қалай өзгереді? 3.4. Су (мұз) қатты және сұйық күйдегі компоненттері шексіз еритін ерітіндінің белгісіз қоспасымен түзіледі. Осы қоспада мұздың балқу температурасын арттырады. Кейбір температураларда Т жүйе екі фазалық күйде (Қ+С) болады. Фазаның қайсысында қоспа концентрациясы осы Т кезінде аз болады? 3.5. Қоспалық суды суытады. Судың жартысы мұзданған. Қоспа қайсысында көп болады: қатпаған суда немесе мұзда? Есепті екі жағдайда қарастыруға болады: 1) k0 > 1 (қоспа ұздың балқу температурасын арттырады); 2) k0 < 1 (қоспа мұздың балқу температурасын төмендетеді). § 6. Компоненттердің еруі шектелген Т–Х қос жүйесінің фазалық тепе-теңдік диаграммалары Компоненттерінің шексіз бір-бірінде ерігіштігі сирек кездеседі, олардың өзара әсерлесуі күрделі сипатқа ие. Концентрацияның әртүрлі аралықтарындағы бір қос жүйе шегінде фазалық тепе-теңдік диаграммасының күрделенуін тудыратын әртүрлі фазалар іске асырылуы мүмкін (және көбінде осы жүзеге асырылады). Шексіз еритіннен шекті еруге өту Термодинамикалық анализ сапалық, ал көп жағдайларда сандық түрде шексіз еритін диаграммадан басқа фазалық диаграммаға өтуді түсіндіреді. Әртүрлі сұрыптағы атомдарды араластыру кезінде өзара әсерлесу нәтижесі туралы мәселені шешудің бастапқы пункті араласудың изобаралық-изотермиялық потенциал белгісі болып табылады: шамасы төмендегі екі факторға аз тәуелділікте: Компоненттің химиялық тегінің дәрежесін есепке алатын химиялық (олардың валенттілігіне, электртерістілігіне, тор түріне) фактор; Геометриялық фактор – ерітінді түзу кезіндегі компоненттердің өзара әсерлесетін «атом өлшемінде» ерекшелікті есептейді: , мұндағы, және – ерітінді түзілу кезінде пайда болатын атомдық байланысты анықтайтын А және В компоненттерінің атомдық радиустары. Компоненттердің химиялық ұқсастықтарын арттыру фазаның ішкі энергиясын , сәйкесінше, энтальпия шамасын төмендетеді:
Сондықтан шамасы теріс шама болуы тиіс. Атомдардың өзара әсерлесу өлшеміндегі айырмашылықты арттыру тордың серпімді деформациясы энергиясының ( ) өсуі есебінен ішкі энергияның , сәйкесінше энтальпияның Н артуын тудырады. Осы кезде оң шама болуы тиіс. Бір сұрыптың (А-А) немесе (В-В) жақын көрші атомдары арасындағы қатты ерітінді түзілуі кезіндегі мен әртүрлі сұрыптың (А-В) жақын көрші атомдары арасындағы әсерлесу кезіндегі химиялық әсерлесу жағдайларын ажырата білу керек. Сәйкес байланыс энергияларын және деп белгілейміз. Идеалды ерітінді жағдайында әртүрлі сұрыптың атомдары жұптарының байланыс энергиялары бір сұрыптың атомдары жұптарының байланыс энергиясының орташа арифметикасына тең болады, яғни:
Бұл жағдайда орналасу энтальпиясы = 0, сондай-ақ әсерлесу параметрлері де Ω = 0 (толығырақ 3.4-кестеден қараңыз) Реалды ерітінділерде . Араласудың энтальпиясы шамасының белгісіне Ω тәуелді. және Ω шамалары оң да теріс те болуы мүмкін. Алайда, компоненттердің әсерлесу нәтижелері тек төмен температура Т→0 жағдайында ғана шамасымен анықталынатынын ескеру қажет. Температураның артуымен (3.27) теңдеуге сәйкес туындысы ерекше рөлге ие болады (энтропиялық мүше деп аталынады). жүктеу/скачать 5,26 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|