4) Уравнение Клайперона-Клаузиуса
Для построения диаграмм состояния однокомпонентных систем пользуются экспериментальными данными. Однако математическую зависимость термодинамических параметров можно найти теор. способом. Это позволяет сделать уравнение К-К для однокомпонентных систем.
K=1 A↔B μa= μb открытая система закрытая система где концентрация или состав фаз =const при определенных значениях (P,T) Ga=Gb =>ΔG=0
Изменим условие равновесия
T1=T+dT P1=P+dP ΔG=Ga/+Gb/=0 ( 1 )
Ga/=Ga+dGa (2) Gb/=Ga+dGb (2) dGa=dGb (3)
Изобарно-изотермический потенциал в одной фазе равен изоб.-изотерм. потенциалу в другой фазе или любое изменение данной величины происходит таким образом чтобы выполнялось равенство (3)
dG= -SdT+VdP dGa= -SadT+VadP (4)
dGb= -SbdT+VbdP (4)
решим совместно ур-ние (4)
(Sa-Sb)dT=(Va- Vb)dP dP/dT=ΔS/ΔV
Изменением V можно пренебречь , если в-во практически полностью переходит в одну из фаз
ΔS=Qфн/Тфн=ΔфнН/Тфн
dP/dT= ΔфнН/ТфнΔV - уравнение К. – К.
оно позволяет определить насыщенность пара в-ва над фазой в зависимости от температуры или наоборот:
dT/dP= ТфнΔV/ ΔфнН
Рассмотрим процесс испарения жидкой фазы Vn>>Vж
dT/dP=ΔиспH/T*Vn на основании уравнения Менделеева-Клаперона pV=RT, V=RT/p dT/dP=ΔиспH/T2*R
ΔиспH/R*dT/
T2
Предположим, что ΔиспH в данном интервале величина постоянная.
ln(p2/p1)= ΔиспH/R*((1/T1) – (1/T2)) ----- уравнение Клайперона-Клаузиуса в интегральном виде.
5) Диаграмма состояния двухкомпонентных систем с простой эвтектикой.
Компоненты не ограничено растворимы в жидком состоянии и практически не растворимы в твердом. Компоненты не образуют друг с другом хим. соединений (пример Cd и Bi)
b
T1
T2 Cd Bi
Рис 1
Особенностью при кристаллизации двухкомпонентного состава является выделение чистого кристалла при охлаждении.
T1-t кристаллизации чистого Cd T2-t кристаллизации чистого Bi
T1EA-гетерогенная область где в равновесии сущ. расплав и кристаллы Cd
T1E-отражает состав расплава
T2EB-гетерогенная область где в равновесии сущ. расплав и кристаллы Bi
T2E-отражает состав расплава
T1ET2-линия ликвидуса
AEB-линия солидуса
E-показывает температуру и состав расплава, который находиться в равновесии - точка эвтектики
Смесь кристаллов которые выпадут при t эвтектики назыв ТВ эвтектикой
Каждая точка на линии солидуса характеризует состав системы. Рассмотрим кривые охлаждения чистых компонентов и их сплавов
1 кристаллизация чистого Cd
2 кристаллизация Cd из расплава содержащий 2-ой компонент
Кристаллизация сплава эвтектического состава
До точки эвтектики равномерное охлаждение жидкого расплава
1) одновременно из расплава начало кристаллизации Cd и Bi
2) равномерное охлаждение Cd и Bi (твердая эвтектика)
твердая эвтектика - механическая смесь кристаллов 2-х компонентов.
Сплав эвтектического состава имеет самую низкую t плавления из всех возможных сплавов данной системы.