Przemiany fazowe - omówienie

Nasza ocena:

3
Pobrań: 294
Wyświetleń: 1533
Komentarze: 0
Notatek.pl

Pobierz ten dokument za darmo

Podgląd dokumentu
Przemiany fazowe - omówienie - strona 1 Przemiany fazowe - omówienie - strona 2 Przemiany fazowe - omówienie - strona 3

Fragment notatki:

1    II.5. Przemiany fazowe  II.5.1. Co to jest przemiana fazowa?  Każda  substancja  o  danym  składzie  chemicznym  może  występować  w  różnych  stanach  skupienia.  Właściwości  tej  samej  substancji  w  stałym  stanie  skupienia  zależą  od  wzajemnego  ułożenia  atomów/cząsteczek  i  mogą  się  zasadniczo  różnić,  pomimo  identycznego  składu  chemicznego. W  jednym  i  drugim  przypadku  mówimy,  że  substancja  występuje  w  określonej  fazie.  Zmiana  fazy,  jaka  następuje  wskutek  zmiany  przynamniej  jednego  z  parametrów  zewnętrznych,  jak:  temperatura,  ciśnienie,  pole  elektryczne  lub  pole  magnetyczne,  to  przemiana fazowa . Siłą napędową przemiany fazowej jest różnica energii Gibbsa substancji w  dwóch fazach: przed i po przemianie:                      (II.5.1)  gdzie indeksy      i     dotyczą odpowiednio stanów: początkowego i końcowego.   Przemiana  fazowa  jest  przejściem  między  dwoma  stanami  równowagi.  Ma  miejsce  wtedy,  gdy  przynamniej  część  układu  może,  w  wyniku  przemiany,  osiągnąć  stan  o  niższej energii.   Pojęcie przemiana fazowa obejmuje:  a)  Zmiany stanu skupienia (parowanie, sublimacja, resublimacja itd.);  b)  Przemiany strukturalne w fazie stałej (przemiany alotropowe i polimorficzne);  c)  Przemiany ze zmianą składu chemicznego (na przykład przemiany perytektyczne);  d)  Przemiany metalurgiczne (na przykład martenzytyczne);  e)  Przemiany  związane  ze  zmianą  struktury  elektronowej  kryształu  (na  przykład  przemiany do stanu nadprzewodzącego);  f)  Przemiany porządek - nieporządek (na przykład w stopach);  g)  Przemiany w ciekłych kryształach.  Przemianom  fazowym  towarzyszy  z  reguły  szereg  zjawisk  fizycznych.  Wskutek  przemiany,  zmieniają  się  właściwości  substancji,  jej  budowa  atomowa,  przewodnictwo  elektryczne, współczynnik załamania światła czy moment magnetyczny. Większości przemian  towarzyszy  ciepło  przemiany  (oddane  lub  pochłonięte)  oraz  nieciągłość  zmian  parametrów  stanu (jak gęstość albo polaryzacja). Mniej liczną grupę stanowią przemiany, w których takich  nieciągłości  się  nie  obserwuje.  Niezależnie  od  dość  oczywistych  różnic,  przemiany  fazowe  posiadają  wiele  wspólnych  cech  i  podlegają  podobnym  prawidłowościom.  Pozwala  to  sformułować ogólne kryteria klasyfikacji wszystkich przemian. Najczęściej stosujemy kryteria: 

(…)

… metastabilności fazy ciekłej, – zakres metastabilności fazy
gazowej, – faza niestabilna; - punkt krytyczny, - temperatura krytyczna
Izotermy van der Waalsa, dla temperatur niższych od temperatury krytycznej, mają złożony
przebieg. Charakteryzuje je obecność tak zwanej pętli van der Waalsa, przechodzącej przez
lokalne minimum przy i lokalne maksimum przy . Na odcinku zależności ,
pomiędzy minimum i maksimum, mamy…
… temperatury krytycznej, kształt zależności staje się
bardziej złożony. Funkcja osiąga minimum przy dwóch składach :
(II.5.45)
oraz
, (II.5.46)
Dla składu położonego pomiędzy i ( - skład w punkcie krytycznym), mamy
maksimum:
, (II.5.47)
W otoczeniu minimum, funkcja jest wklęsła, w otoczeniu maksimum – wypukła.
Pomiędzy trzema punktami ekstremalnymi (odpowiednio: minimum, maksimum i minimum)
obecne…
… (na
przykład temperatury), są funkcjami ciągłymi, natomiast - ta pochodna jest w punkcie
przemiany nieciągła. Najczęstsze są przemiany fazowe pierwszego rodzaju, rzadsze –
przemiany drugiego i wyższych rzędów. Przemiany fazowe pierwszego rodzaju to przemiany
nieciągłe, pozostałe przemiany są przemianami ciągłymi. Termodynamiczna klasyfikacja
dostarcza użytecznego opisu różnych przypadków przemian. Jej wadą…
… wykazują drugie pochodne.
Takie rozróżnienie ma swoje konsekwencje dla makroskopowych właściwości faz, pomiędzy
którymi odbywa się przejście.
Przyjmując oznaczenia: , oraz ,
6
możemy dla przemian fazowych pierwszego rodzaju napisać:
, (II.5.5)
oraz podobnie dla pochodnych względem i .
Jednocześnie, z zastosowaniem równań Maxwella, i , otrzymujemy
(Rys. II.5.3):
, oraz (II.5.6)
Rysunek II.5.3
Zmiana…
... zobacz całą notatkę



Komentarze użytkowników (0)

Zaloguj się, aby dodać komentarz