Azərbaycanca
Беларуская
Deutsch
English
Français
Қазақ
Lietuvių
Русский
ภาษาไทย
Türkçe
Українська
Плаўленне — працэс пераходу цела з крышталічнага цвёрдага стану ў вадкі, гэта значыць пераход рэчыва з аднаго агрэгатнага стану ў іншае. Плаўленне адбываецца з паглынаннем удзельнай цеплыні плаўлення і з’яўляецца фазавым пераходам першага роду, якое суправаджаецца скачкападобным змяненнем цеплаёмістасці ў канкрэтным для кожнага рэчывы тэмпературным пункце ператварэння — тэмпературы плаўлення.
Здольнасць плавіцца з’яўляецца фізічнай уласцівасцю рэчыва
Пры нармальным ціску, найбольшай тэмпературай плаўлення сярод металаў валодае вальфрам (3422 °C), сярод простых рэчываў — вуглярод (па розных дадзеных 3500 — 4500 °C) а сярод адвольных рэчываў - карбід тантала-гафнія Ta4HfC5 (4216 °C) . Можна лічыць, што самай нізкай тэмпературай плаўлення валодае гелій: пры нармальным ціску ён застаецца вадкім пры як заўгодна нізкіх тэмпературах.
Шматлікія рэчывы пры нармальным ціску не маюць вадкай фазы. Пры награванні яны шляхам сублімацыі адразу пераходзяць у газападобны стан.
Плаўленне сумесяў і цвёрдых раствораў
У сплаваў, як правіла, няма пэўнай тэмпературы плаўлення; працэс іх плаўлення адбываецца ў канчатковым дыяпазоне тэмператур. На дыяграмах стану «тэмпература - адносная канцэнтрацыя» маецца канчатковая вобласць суіснавання вадкага і цвёрдага стану, абмежаваная крывымі ліквідуса і солідуса. Аналагічная сітуацыя мае месца і ў выпадку многіх цвёрдых раствораў.
Фіксаванай тэмпературы плаўлення няма таксама ў аморфных цел; яны пераходзяць у вадкі стан паступова, размягчаюцца пры павышэнні тэмпературы.
Кінетыка плаўлення
Тэхнічна плаўленне рэчывы ажыццяўляецца з дапамогай падводу цеплавой энергіі звонку ўзору (вонкавы нагрэў, напрыклад, у тэрмічнай печы) або непасрэдна ва ўсім яго аб'ёме (ўнутраны нагрэў, напрыклад, рэзістыўны нагрэў пры прапусканні току праз ўзор, або індукцыйны нагрэў у высокачастотным электрамагнітным полі). Спосаб плаўлення не ўплывае на асноўныя характарыстыкі працэсу - тэмпературу і ўтоеную цеплыню плаўлення, але вызначае знешнюю карціну плаўлення, напрыклад, з'яўленне квазівадкага пласта на паверхні ўзору пры знешнім нагрэве.
Лічыцца, што плаўленне характарызуецца стратай далёкага арыентацыйнага міжатамнага парадку ў крышталі з пераходам да «вадкападобнага» або «газаўчыльнага» беспарадку.
Прырода плаўлення
Растлумачым спачатку, чаму пры некаторай тэмпературы цела аддае перавагу разарваць частку міжатамных сувязяў і з спарадкаванага стану (крышталь) перайсці ў неўпарадкаваны (вадкасць).
Як вядома з тэрмадынамікі, пры фіксаванай тэмпературы цела імкнецца мінімізаваць свабодную энергію F = E - TS. Пры нізкіх тэмпературах другі складнік (здабытак тэмпературы і энтрапіі) неістотны, і ў выніку ўсё зводзіцца да мінімізацыі звычайнай энергіі E. Стан з мінімальнай энергіяй - гэта крышталічнае цвёрдае цела. Пры павышэнні тэмпературы, другі складнік становіцца ўсё важней, і пры некаторай тэмпературы аказваецца больш выгадна разарваць некаторыя сувязі. Пры гэтым звычайная энергія E злёгку падвысіцца, але пры гэтым моцна ўзрасце і энтрапія, што ў выніку прывядзе да паніжэння свабоднай энергіі.
Дынаміка плаўлення
У дынаміцы, плаўленне адбываецца наступным чынам. Пры павышэнні тэмпературы цела павялічваецца амплітуда цеплавых ваганняў яго малекул, і час ад часу ўзнікаюць структурныя дэфекты рашоткі ў выглядзе пераскокаў атамаў, росту дыслакацый і іншых парушэнняў крышталічнай рашоткі. Кожны такі дэфект, ўзнікненне і перамяшчэнне дыслакацый патрабуюць пэўнай колькасці энергіі, паколькі суправаджаецца разрывам некаторых міжатамных сувязяў. Стадыя нараджэння і назапашвання дэфектаў называецца стадыяй предплаўлення. Акрамя таго, на гэтай стадыі, як правіла, пры знешнім нагрэве ўзнікае квазівадкі пласт на паверхні цела. Лічыцца, што пры некаторай тэмпературы канцэнтрацыя дэфектаў становіцца гэтак вялікай, што прыводзіць да страты арыентацыйнага парадку ва ўзоры.
У сувязі з тым, што механізм тэрмадэструкцыі крышталя за кошт утварэння дэфектаў і росту дыслакацый, якая працякае ў шырокім дыяпазоне тэмператур, не прыводзіць да фазавага ператварэння 1-га роду, гэта значыць да скачка тэрмадынамічных характарыстык рэчывы ў канкрэтнаму для кожнага рэчывы тэмпературнаму пункце, то Ліндэман развіў простыя ўяўленні аб ходзе працэсу плаўлення, згодна з якімі амплітуда ваганняў часціц у пункце плаўлення павялічваецца настолькі, што становіцца параўнальнай з міжатамнай адлегласцю ў крышталічнай рашотцы і прыводзіць да разбурэння рашоткі і страты арыентацыйнага міжатамнага парадку. Фактычна гэты «фактар плаўлення» з'яўляецца асновай большасці мадэляў з вызначальнай роляй адштурхвалай часткі патэнцыялу парнага ўзаемадзеяння і накладаннем умоў пераходу ад парадку да «вадкападобнага» або «газашчыльнага» беспарадку, разлічвае метадамі Монтэ-Карла і малекулярнай дынамікі. Аднак, было ўстаноўлена , што ў пункце плаўлення сярэднеквадратовае зрушэнне атамаў са стану раўнавагі складае ўсяго каля 1⁄8 міжатамнай адлегласці, што выключае мадэль Ліндэмана, г. зн. сутыкненняў атамаў, як «фактар плаўлення». Пры гэтым энергія атамаў істотна ніжэй патэнцыйнай энергіі атамізацыі крышталічнай рашоткі.
Далейшыя даследаванні паказалі, што дынаміка плаўлення крышталічнага цела, як фазавага ператварэння 1-га роду, вызначаецца (у адрозненне ад мадэлі назапашвання дэфектаў і дыслакацый) «катастрафічным» канформацыйным пераўтварэннем структуры групы атамаў, суправаджаецца разбурэннем міжатамнай сувязі пры пераадоленні патэнцыйнага бар'ера з выдаткам пастаяннай велічыні энергіі, ніжэй энергіі атамізацыі рашоткі, і роўнай удзельнай цеплыня плаўлення.
З ростам тэмпературы колькасць атамаў ў кластарах памяншаецца і пры тэмпературы кіпення рэчыва пераходзіць у монаатамны (монамалекулярны) газападобны стан.
Гл. таксама
- Сублімацыя
Зноскі
- С. Т. Жуков Химия 8-9 класс, Глава 1. Основные представления и понятия химии
- Роскід эксперыментальных дадзеных звязаны, верагодна, з фазавым пераходам графіт-карбін і рознай хуткасцю нагрэву пры вымярэннях.
Климовский И. И., Марковец В. В. Влияние фазового перехода графит-карбин на излучательную способность графитовых образцов при их нагревании до температур 3000 K и более // International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology. — 2007. — № 6 (50). — С. 50-59. Архівавана з першакрыніцы 26 кастрычніка 2015. - Мейер К. Физико-химическая кристаллография, М., «Металлография», 1972
- LindemannF.A. // Phys.Z., 1910, v.11, p.609
- Wood W. W., Jacobson J. D. Preliminary Results from a Recalculation of the Monte Carlo Equation of State of Hard Spheres // J. Chem. Phys.. — 1957. — № 27. — С. 1207. — DOI:10.1063/1.1743956
- , Wainwright T. E. Phase Transition in Elastic Disks // Phys. Rev.. — 1962. — № 127. — С. 359. — DOI:10.1103/PhysRev.127.359
- Hoover W. G., Gray S. G., Johnson K. W. Thermodynamic Properties of the Fluid and Solid Phases for Inverse Power Potentials // J. Chem. Phys.. — 1971. — № 55. — С. 1128. — DOI:10.1063/1.1676196
- Пайнс Д. Элементарные возбуждения в твёрдых телах. М., Мир, 1965.
Спасылкі
- Поверхностное предплавление льда
- Плавление двумерных кристаллов Архівавана 25 кастрычніка 2016.
Аўтар: www.NiNa.Az
Дата публікацыі:
U getaj staronki nyama praveranyh versij hutchej za ysyo yae yakasc ne acenvalasya na adpavednasc standartam Playlenne praces perahodu cela z kryshtalichnaga cvyordaga stanu y vadki geta znachyc perahod rechyva z adnago agregatnaga stanu y inshae Playlenne adbyvaecca z paglynannem udzelnaj ceplyni playlennya i z yaylyaecca fazavym perahodam pershaga rodu yakoe supravadzhaecca skachkapadobnym zmyanennem ceplayomistasci y kankretnym dlya kozhnaga rechyvy temperaturnym punkce peratvarennya temperatury playlennya Zdolnasc plavicca z yaylyaecca fizichnaj ulascivascyu rechyva Pry narmalnym cisku najbolshaj temperaturaj playlennya syarod metalay valodae valfram 3422 C syarod prostyh rechyvay vuglyarod pa roznyh dadzenyh 3500 4500 C a syarod advolnyh rechyvay karbid tantala gafniya Ta4HfC5 4216 C Mozhna lichyc shto samaj nizkaj temperaturaj playlennya valodae gelij pry narmalnym cisku yon zastaecca vadkim pry yak zaygodna nizkih temperaturah Shmatlikiya rechyvy pry narmalnym cisku ne mayuc vadkaj fazy Pry nagravanni yany shlyaham sublimacyi adrazu perahodzyac u gazapadobny stan Playlenne sumesyay i cvyordyh rastvorayU splavay yak pravila nyama peynaj temperatury playlennya praces ih playlennya adbyvaecca y kanchatkovym dyyapazone temperatur Na dyyagramah stanu temperatura adnosnaya kancentracyya maecca kanchatkovaya voblasc suisnavannya vadkaga i cvyordaga stanu abmezhavanaya kryvymi likvidusa i solidusa Analagichnaya situacyya mae mesca i y vypadku mnogih cvyordyh rastvoray Fiksavanaj temperatury playlennya nyama taksama y amorfnyh cel yany perahodzyac u vadki stan pastupova razmyagchayucca pry pavyshenni temperatury Kinetyka playlennyaTehnichna playlenne rechyvy azhyccyaylyaecca z dapamogaj padvodu ceplavoj energii zvonku yzoru vonkavy nagrey napryklad u termichnaj pechy abo nepasredna va ysim yago ab yome ynutrany nagrey napryklad rezistyyny nagrey pry prapuskanni toku praz yzor abo indukcyjny nagrey u vysokachastotnym elektramagnitnym poli Sposab playlennya ne yplyvae na asnoynyya haraktarystyki pracesu temperaturu i ytoenuyu ceplynyu playlennya ale vyznachae zneshnyuyu karcinu playlennya napryklad z yaylenne kvazivadkaga plasta na paverhni yzoru pry zneshnim nagreve Lichycca shto playlenne haraktaryzuecca strataj dalyokaga aryentacyjnaga mizhatamnaga paradku y kryshtali z perahodam da vadkapadobnaga abo gazaychylnaga besparadku Pryroda playlennya Rastlumachym spachatku chamu pry nekatoraj temperatury cela addae peravagu razarvac chastku mizhatamnyh suvyazyay i z sparadkavanaga stanu kryshtal perajsci y neyparadkavany vadkasc Yak vyadoma z termadynamiki pry fiksavanaj temperatury cela imknecca minimizavac svabodnuyu energiyu F E TS Pry nizkih temperaturah drugi skladnik zdabytak temperatury i entrapii neistotny i y vyniku ysyo zvodzicca da minimizacyi zvychajnaj energii E Stan z minimalnaj energiyaj geta kryshtalichnae cvyordae cela Pry pavyshenni temperatury drugi skladnik stanovicca ysyo vazhnej i pry nekatoraj temperatury akazvaecca bolsh vygadna razarvac nekatoryya suvyazi Pry getym zvychajnaya energiya E zlyogku padvysicca ale pry getym mocna yzrasce i entrapiya shto y vyniku pryvyadze da panizhennya svabodnaj energii Temperaturnyya vaganni atamay y rashotcy kryshtalyaPavodziny vadkasci paslya perahodu kryshtalya praz punkt playlennya yak u syarednim pastayannyya dlya zadadzenaj temperatury razryvy i adnaylenni mizhklasternyh i unutryklasternyh mizhatamnyh suvyazyay karotkiya patoyshchanyya adrezki razarvanyya suvyazi Dynamika playlennyaU dynamicy playlenne adbyvaecca nastupnym chynam Pry pavyshenni temperatury cela pavyalichvaecca amplituda ceplavyh vagannyay yago malekul i chas ad chasu yznikayuc strukturnyya defekty rashotki y vyglyadze peraskokay atamay rostu dyslakacyj i inshyh parushennyay kryshtalichnaj rashotki Kozhny taki defekt yzniknenne i peramyashchenne dyslakacyj patrabuyuc peynaj kolkasci energii pakolki supravadzhaecca razryvam nekatoryh mizhatamnyh suvyazyay Stadyya naradzhennya i nazapashvannya defektay nazyvaecca stadyyaj predplaylennya Akramya tago na getaj stadyi yak pravila pry zneshnim nagreve yznikae kvazivadki plast na paverhni cela Lichycca shto pry nekatoraj temperatury kancentracyya defektay stanovicca getak vyalikaj shto pryvodzic da straty aryentacyjnaga paradku va yzory U suvyazi z tym shto mehanizm termadestrukcyi kryshtalya za kosht utvarennya defektay i rostu dyslakacyj yakaya pracyakae y shyrokim dyyapazone temperatur ne pryvodzic da fazavaga peratvarennya 1 ga rodu geta znachyc da skachka termadynamichnyh haraktarystyk rechyvy y kankretnamu dlya kozhnaga rechyvy temperaturnamu punkce to Lindeman razviy prostyya yyaylenni ab hodze pracesu playlennya zgodna z yakimi amplituda vagannyay chascic u punkce playlennya pavyalichvaecca nastolki shto stanovicca paraynalnaj z mizhatamnaj adleglascyu y kryshtalichnaj rashotcy i pryvodzic da razburennya rashotki i straty aryentacyjnaga mizhatamnaga paradku Faktychna gety faktar playlennya z yaylyaecca asnovaj bolshasci madelyay z vyznachalnaj rolyaj adshturhvalaj chastki patencyyalu parnaga yzaemadzeyannya i nakladannem umoy perahodu ad paradku da vadkapadobnaga abo gazashchylnaga besparadku razlichvae metadami Monte Karla i malekulyarnaj dynamiki Adnak bylo ystanoylena shto y punkce playlennya syarednekvadratovae zrushenne atamay sa stanu raynavagi skladae ysyago kalya 1 8 mizhatamnaj adleglasci shto vyklyuchae madel Lindemana g zn sutyknennyay atamay yak faktar playlennya Pry getym energiya atamay istotna nizhej patencyjnaj energii atamizacyi kryshtalichnaj rashotki Dalejshyya dasledavanni pakazali shto dynamika playlennya kryshtalichnaga cela yak fazavaga peratvarennya 1 ga rodu vyznachaecca u adroznenne ad madeli nazapashvannya defektay i dyslakacyj katastrafichnym kanformacyjnym peraytvarennem struktury grupy atamay supravadzhaecca razburennem mizhatamnaj suvyazi pry peraadolenni patencyjnaga bar era z vydatkam pastayannaj velichyni energii nizhej energii atamizacyi rashotki i roynaj udzelnaj ceplynya playlennya Z rostam temperatury kolkasc atamay y klastarah pamyanshaecca i pry temperatury kipennya rechyva perahodzic u monaatamny monamalekulyarny gazapadobny stan Gl taksamaSublimacyyaZnoskiS T Zhukov Himiya 8 9 klass Glava 1 Osnovnye predstavleniya i ponyatiya himii Roskid eksperymentalnyh dadzenyh zvyazany veragodna z fazavym perahodam grafit karbin i roznaj hutkascyu nagrevu pry vymyarennyah Klimovskij I I Markovec V V Vliyanie fazovogo perehoda grafit karbin na izluchatelnuyu sposobnost grafitovyh obrazcov pri ih nagrevanii do temperatur 3000 K i bolee International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology 2007 6 50 S 50 59 Arhivavana z pershakrynicy 26 kastrychnika 2015 Mejer K Fiziko himicheskaya kristallografiya M Metallografiya 1972 LindemannF A Phys Z 1910 v 11 p 609 Wood W W Jacobson J D Preliminary Results from a Recalculation of the Monte Carlo Equation of State of Hard Spheres J Chem Phys 1957 27 S 1207 DOI 10 1063 1 1743956 en Wainwright T E Phase Transition in Elastic Disks Phys Rev 1962 127 S 359 DOI 10 1103 PhysRev 127 359 Hoover W G Gray S G Johnson K W Thermodynamic Properties of the Fluid and Solid Phases for Inverse Power Potentials J Chem Phys 1971 55 S 1128 DOI 10 1063 1 1676196 Pajns D Elementarnye vozbuzhdeniya v tvyordyh telah M Mir 1965 SpasylkiPoverhnostnoe predplavlenie lda Plavlenie dvumernyh kristallov Arhivavana 25 kastrychnika 2016