Симонов_Рановесная и неравновесная термодинамика

Циклическое изменение длины образца плутония. Еще один пример временной самоорганизации проиллюстрирован на рис. 2.3, где приведены изменения длины образцов плутония в результате самооблучения из-за α-распада. Оказалось, что длина цилиндрических образцов плутония, обогащенного высокоактивным нуклидом 238Pu, циклически изменяется. Периодичность размерных изменений отчетливо видна на рисунке, длина волны колеба-

ний различна для образцов с разным содержанием радиоактивного нуклида 238Pu.

Рис. 2.3. Циклическое изменение длины образцов плутония:

1, 2 — концентрация 238Pu равна 7,3 и 80 % соответственно

2.2.Задание

1.Изучите металлографическую структуру сплавов после различных видов воздействия, зарисуйте и оцените степень ее неравновесности.

2.Изучите рентгенодифракционную структуру и измерьте микротвердость пленок, полученных быстрой закалкой из жидкого состояния с последующим отжигом.

31

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение I

Разности свободных энергий Gν→µ различных фаз и чистых металлов

	Металл			∆Gν→µ, Дж/моль			Температура, K
		∆Gβ→ж 73399,8 – 837T					2125
					T
		∆Gε→ж 22091,5 – 12,13T					1820
					T
		∆Gα→ж 18744,3 – 12,13T
	Zr				T 1544
		∆Gβ→ε –4309,5 – 376T
					T 1144
		∆G	α→ε	–3347,2
		∆Gα→β 962,3 – 3,767					255
					T
		∆Gβ→ж 22928,3 – 8,37T					2740
					T
		∆Gε→ж 16652,3 – 11,7T					1420
					T
		∆Gα→ж 13932,7 – 11,9T
	Nb				T 1170
		∆G	β→ε	6276+3,35T
		∆Gα→ε –2719,6 – 0,21T
		∆Gα→β –8995,6 – 3,56T
		∆Gβ→ж 24267,2 – 8,37T					2900
					T
		∆Gε→ж 15899,2 – 8,37T					1900
					T
		∆Gα→ж 13807,2 – 8,99T
	Mo				T 1530
		∆G	β→ε	8368
		∆Gα→ε –2092 – 0,63T
		∆Gα→β –10460 – 0,63T
		∆Gβ→ж 20878,16 – 8,37T					2495
					T
		∆Gε→ж 28533,88 – 12,13T					2351
					T
		∆Gα→ж 25187,68 – 12,13T
	Hf				T 2076
		∆Gβ→ε –7656,7+3,76T
		∆G	α→ε	–3347,2	T 2043
		∆Gα→β 4309,5 – 3,76T					1144
					T
		∆Gβ→ж 27363,36 – 8,37T					3270
					T
		∆Gε→ж 21087,3 – 11,7T					1800
					T
		∆Gα→ж 18367,7 – 11,9T
	Ta				T 1540
		∆G	β→ε	6276 – 3,36T
		∆Gα→ε –2719,6 – 0,21T
		∆Gα→β –8995,6 – 3,56T

32

							Продолжение прил. I
	Металл			∆Gν→µ, Дж/моль			Температура, K
		∆Gβ→ж 30543,2 – 8,37T					3650
					T
		∆Gε→ж 22175,2 – 8,37T					2650
					T
		∆Gα→ж 20083,2 – 8,99T
	W				T 2230
		∆G	β→ε	8368
		∆Gα→ε – 2092 – 0,63T
		∆Gα→β – 10460 – 0,63T
		∆Gβ→ж 16652,32 – 11,7152T					1420
					T
		∆Gε→ж 21338,4 – 8,368T					2550
					T
		∆Gα→ж 20836,32 – 11,7152T
	Ru				T 1780
		∆G	β→ε	– 4686,08 – 3,3472T
		∆Gα→ε – 502,08 – 3,3472T
		∆Gα→β +4184
		∆Gβ→ж 11840,72 – 12,7612T					930
					T
		∆Gε→ж 18116,72 – 8,9956T					2010
					T
		∆Gα→ж 1874,32 – 8,368T
	Rh				T 2240
		∆G	β→ε	– 6276 – 3,7656T
		∆Gα→ε +627,6 – 0,6276T
		∆Gα→β 6903,6+4,3932T
		∆Gβ→ж 9581,36 – 11,7152T					820
					T
		∆Gε→ж 14183,76 – 9,6232T					1470
					T
		∆Gα→ж 15229,76 – 8,368T
	Pd				T 1820
		∆G	β→ε	– 4602,4 – 2,092
		∆Gα→ε +1046+1,2552T
		∆Gα→β 5648,4+3,3472T
		∆Gβ→ж 27196 – 10,0416					2710
					T
		∆Gε→ж 28869,6 – 8,368T					3450
					T
		∆Gα→ж 27823,6 – 9,6232T
	Re				T 2890
		∆G	β→ε	– 1673,6 – 1,6736
		∆Gα→ε – 1046 – 1,2552
		∆Gα→β +627,6+0,4184T
		∆Gβ→ж 22928,32 – 11,7152T					1960
					T
		∆Gε→ж 27614,4 – 8,368T					3300
					T
		∆Gα→ж 27112,32 – 11,7152T
	Os				T 2310
		∆G	β→ε	– 4846,08 – 3,3472T
		∆Gα→ε – 502,08 – 3,3472T
		∆Gα→β +4184
					33

							Окончание прил. I
	Металл			∆Gν→µ, Дж/моль			Температура, K
		∆Gβ→ж 16108,4 – 12,7612Т					1260
					T
		∆Gε→ж 22384,4 – 8,9956Т					2490
					T
		∆Gα→ж 2301,2 – 8,368Т
	Ir				T 2750
		∆G	β→ε	–6276 – 3,7656Т
		∆Gα→ε +627,6 – 0,6276Т
		∆Gα→β 6903,6
		∆Gβ→ж 11422,32 – 11,7Т					960
					T
		∆Gε→ж 16024,7 – 9,62Т					1670
					T
		∆Gα→ж 17070,7 – 8,368Т
	Pt				T 2040
		∆G	β→ε	–46026,4 – 2,1Т
		∆Gα→ε +1046 – 1,2552Т
		∆Gα→β 5638,4 + 3,3472Т

34

				Приложение II
	Избыточная энергия смешения, Дж/моль
Система	L	B	E	A
Zr — Nb	+17978,6	+29011,9	+29011,9	+29011,9
Zr — Ta	+26355,016	+37321,3	+37321,3	+37321,3
Zr — Mo	+6326,208	+27409,4	+37576,5	+37576,5
Zr — W	+38112,1	+60354,2	+70521,3	+70521,3
Zr — Re	–72374,8	–44902,7	–22602,2	–22184,6
Zr — Ru	–223241,5	–195150,1	–167744,2	167410,2
Zr — Os	–220802,2	–196175,2	–168770,0	–168435,3
Zr — Rh	–318548,8	–299407,0	–280453,5	–280035,1
Zr — Ir	–301925,8	–283574,8	–264621,3	–264202,9
Zr — Pd	–309586,7	–304762,6	–297524,2	–297733,4
Zr — Pt	–298001,2	–291704,3	–284466,0	–284675,2
Hf — Nb	+13468,3	+21493,2	+11493,2	+21493,2
Hf — Ta	+20702,4	+28614,3	+28614,4	+28614,4
Hf — Mo	+1255,2	+18070,7	+28237,8	+28237,8
Hf — W	+29589,2	+47103,5	+57270,6	+57270,6
Hf — Re	–80600,6	–58287,3	–35986,6	–35568,2
Hf — Ru	–229747,6	–206928,1	–179522,9	–179188,2
Hf — Os	–227584,5	–208241,9	–180836,7	–180501,9
Hf — Rh	–322632,4	–308490,5	–289537,0	–280118,5
Hf — Ir	–308101,4	–294813,0	–275859,5	–275441,1
Hf — Pd	–309168,3	–307963,3	–300725,0	–300934,2
Hf — Pt	–301419,5	–299369,4	–292131,1	–292340,3
Nb — Mo	+405	3891	3891	3891
Nb — W	+9250	12205	12205	12205
Nb — Re	–99764	–96365	–84243	–83825
Nb — Ru	–180464	–174673	–169574	–169657
Nb — Os	–179836	–176416	–171317	–171400
Nb — Rh	–15884	–167208	–162192	–162192
				35

Продолжение прил. II

Система	L	B	E	A
Nb — Ir	–156407	–158087	–161431	–161431
Nb — Pd	–143399	–147018	–155044	–155169
Nb — Pt	–158438	–162710	–170736	–170861
Ta — Mo	25	4000	4000	4000
Ta — W	5036	8468	8468	8468
Ta — Re	–104822	–99663	–87541	–87123
Ta — Ru	–182749	–175860	–170769	–170835
Ta — Os	–183369	–190486	–172847	–172930
Ta — Rh	–158238	–157335	–160679	–160679
Ta — Ir	–158229	–158982	–162326	–162326
Ta — Pd	–156189	–159584	–167609	–167735
Ta — Pt	–156808	–160468	–168512	–168637
Mo — Re	–45006	–44379	–44379	–44379
Mo — Ru	–23667	–23913	–29431	–31437
Mo — Os	–23270	–246636	–31701	–32202
Mo — Rh	–24724	–26196	–34639	–34456
Mo — Ir	–24269	–26572	–35015	–34514
Mo — Pd	–5814	–7030	–20155	–20197
W — Re	–50160	–48922	–48922	–48922
W — Os	–24269	–24494	–31517	–32018
W — Rh	–16974	–17200	–25644	–25560
W — Ir	–23240	–24636	–33080	–32996
W — Pd	–19671	–18935	5810	–5768
W — Pt	–12698	–13494	–27036	–27078
W — Ru	–23089	–22797	–29820	–30321
Re — Ru	1045	2144	2144	2144
Re — Os	781	1237	1237	1237
Re — Rh	7770	8038	6616	7202
Re — Ir	1772	1554	133	718

36

				Окончание прил. II
Система	L	B	E		A
Re — Pd	43054	45144	40462		40337
Re — Pt	11911	14124	9442		9317
Ru — Rh	2980	3005	3005		3005
Ru — Ir	83	397	397		397
Ru — Pd	29287	32704	29343		28633
Ru — Pt	5559	9726	6466		5755
Os — Rh	3544	3578	3578		3578
Os — Ir	192	229	230		230
Os — Pd	31324	34163	30902		30192
Os — Pt	6353	9760	6500		5789
Rh — Pd	13455	13919	13919		13919
Rh — Pt	351	1484	1483		1483
Ir — Pd	26777	26919	26919		26919
Ir — Pt	4343	4928	4928		4928

ЛИТЕРАТУРА

1.Кауфман Л., Бернстейн Х. Расчет диаграмм состояния с помощью ЭВМ: Пер. с англ. М.: Мир, 1972.

2.Николис Г., Пригожин И. Познание сложного. Введение: Пер. с англ. М.: Мир, 1990.

3.Осипов А.И. Термодинамика вчера, сегодня, завтра // Соро-

совский образовательный журнал. 1999. № 4. С. 79—85; № 5.

С. 91—97.

4.Хмелевская В.С. Неравновесные состояния в твердом теле: Учеб. пособие по курсу «Физика конденсированных сред». Обнинск: ИАТЭ, 2004.

5.Хмелевская В.С. Процессы самоорганизации в твердом теле // Соросовский образовательный журнал. 2000. Т. 6, № 6. С. 85—91.

37

ОГЛАВЛЕНИЕ
Работа 1. Расчет диаграмм состояния двойных сплавов.....................	3
1.1. Теоретическая часть......................................................................	3
1.1.1. Расчет фазовых равновесий систем в нулевом
приближении..........................................................................	10
1.1.2. Расчет фазовых равновесий диаграмм состояния
в приближении регулярных растворов................................	11
1.1.3. Расчет диаграммы состояния системы Моi — Ruj
в приближении идеального раствора...................................	11
1.1.4. Расчет диаграммы состояния системы Мо — Ru
в приближении регулярного раствора.................................	13
1.1.5. Составление программы расчета на ЭВМ...........................	16
1.1.6. Метод Ньютона для приближенного решения
сиcтемы двух уравнений.......................................................	17
2.1. Задание...........................................................................................	18
Работа 2. Равновесные и неравновесные термодинамические
системы........................................................................................	18
2.1. Теоретическая часть......................................................................	19
2.1.1. Основные закономерности равновесной
термодинамики ......................................................................	20
2.1.2. Особенности неравновесной термодинамики.....................	22
2.2. Задание...........................................................................................	31
Приложения.................................................................................................	32
Литература...................................................................................................	37

38

Учебное издание

Симонов Виктор Николаевич Велищанский Александр Владимирович Базалеева Ксения Олеговна

РАВНОВЕСНАЯ И НЕРАВНОВЕСНАЯ ТЕРМОДИНАМИКА

Редактор Л.Т. Мартыненко

Корректор Е.В. Авалова Компьютерная верстка И.А. Марковой

Подписано в печать 22.06.2011. Формат 60 84/16. Усл. печ. л. 2,33. Изд. № 104. Тираж 200 экз.

Заказ

Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана. Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана. 105005, Москва, 2-я Бауманская, 5.

39