Лекция мақсаты мен міндеттері
жүктеу/скачать 191,5 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Лекция мақсаты мен міндеттері
- Фазалық түрленулер. Клапейрон-Клаузиус теңдеуі.
| Ф-ӘД-001/0026 15- лекция. Тақырыбы: Бірінші және екінші текті фазалық түрленулер. Фазалық түрленулер. Үш фазалы жүйенің күй диаграммасы. Үштік нүкте. Клапейрон-Клаузиус теңдеуі. Лекция мақсаты мен міндеттері: Фазалық түрленулер, үш фазалы жүйенің күй диаграммасы, үштік нүкте, Клапейрон-Клаузиус теңдеуі жайлы түсіндіру Лекция мазмұны: Фазалық түрленулер. Клапейрон-Клаузиус теңдеуі. Өзінің физикалық қасиеттері жағынан асқа тепе-тең күйлерде болатын заттардан мүлдем өзгеше, термодинамикалық тепе-теңдік күйдегі затты фаза деп атаймыз. Мысалы, жабық ыдыс ішінде су болса, бұл жүйе екі фазадағы зат деп есептеледі: сұйық фаза-су және газ тәрізді фаза-ауаның су буымен араласқан қоспасы. Заттың қатты фазасының сұйық фазасына айналуын балқу деп атайды. Тұрақты қысымда кристалл денелер белгілі температурада балқиды. Ол температураны балқу температурасы деп атайды. Егер кристалл денеге секунд сайын белгілі мөлшерде жылу берілетін тұратын болса, онда ол дененің температурасы белгілі шамаға жеткенге дейін көтеріледі. (суреттегі 1-нүктеге дейін). Жылу беруді ары қарай жалғастырғанмен температура көтерілмей дене балқуы басталады. Барлық кристалды зат балқып біткеннен кейін (суреттегі 2-нүкте) берілген жылу сұйық дененің температурасын көтеруге кетеді. Сызықтың горизонталь бөлігі (1-2) балқуға сәйкес келеді, бұл жердегі берілген жылу кристалдардың торларын қиратуға жұмсалады. Сондықтан зат бөлшектерінің энергиясы өспейді, яғни көтерілмейді. Балқу температурадағы бірлік массалы қатты кристалдық затты, сол температурада сұйық күйіне айналдыруға кеткен жылуды салыстырмалы балқу жылуы деп атайды. Бұл жылу шамасы (мөлшері) әрбір кристалдық денелерге белгілі мөлшерде болады, мысалы темірдікі – 0,293 Дж/кг, ал сынап үшін 0,017 Дж/кг. Кристаллдық заттың бірінші және екінші нүктелеріндегі ішкі энергиясын сәйкесінше Uқ және Uc деп, ал Vқ және Vс пен салыстырмалы көлемін белгілесек, онда термодинамиканың бірінші заңы бойынша салыстырмалы балқу жылуын мына теңдеу арқылы анықтауға болады: (1) мұндағы Р- балқу кезіндегі тұрақты қысым. Термодинамиканың екінші заңы бойынша балқу процесі жүйе энтропиясының өсуімен байланысты, себебі зат кристалл күйіндегі ретті орналасудан ретсіз орналасқан сұйық күйге өтеді. Балқу температурасының қысымға тәуелділігі Клапейрон-Клаузиус теңдеуіне бағынады, яғни барлық фазалық өзгерістердегі жылу шығару немесе жұту процестерінде басқаша айтқанда бірінші типтегі фазалық өзгерістерде, яғни мына теңдеу орын алады: (2) Балқыған кезде көпшілік заттардың салыстырмалы көлемі ұлғаяды, сондықтан болады, яғни қысымның өсуі балқу температурасының өсуіне алып келеді. Бірақ кейбір заттардың (су, висмут,галий, сурьма) сұйық фазадағы салыстырмалы көлемі қатты фазадағыға қарағанда кіші болады , сондықтан болады. Бұл заттарда қысымның өсуі балқу температурасының төмендеуіне алып келеді. Мысалы, қысым 130105Па-ға өскенде мұздық балқу температурасы 10С-қа төмендейді. Балқу процесіне кері, заттың сұйық фазасынан қатты фазаға өтуін кристализациялану деп атайды. Кристализация процесі кезінде жылу бөлініп шығады. Бұл жылудың шамасы сол заттың балқу жылуына тең болады. Химиялық таза заттарда кристализация процесі температура тұрақты кезде өтеді. Сұйық заттың кристализациялануы үшін оның ішінде кристализация орталықтары болуы керек, яғни сұйықта қалқыған қатты бөлшектер болуы керек. Егер сұйық затты жоғары дәрежеде тазаласа, ол таза сұйық зат кристализация температурасынан төмен кезде ғана кристализацияланады. Мұндай артығымен суытылған сұйық метостабильді күйде болады. Кейбір жоғары тұтқырлыққа ие артығымен суытылған сұйық қатып, аморфты денеге айналуы мүмкін. Сұйықтың аморф қатты денеге айналуын шынылану деп атайды, ал заттың өзін шыныланған зат деп немесе шыны деп атайды. Аморф денелерде сұйық күйге өтетін белгілі температура және белгілі шынылану температура болмайды. Бұл жағдай сұйық және аморф денелер тек молекулаларының қозғалу дәрежесімен ғана бір-бірінен айырмашылығы бар. жүктеу/скачать 191,5 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|