ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Фазовые превращения однокомпонентных систем — чистых веществ из "Введение в технологию полупроводниковых материалов" Так как состав постоянен, то независимыми переменными являются Г и Р. [c.127] При дивариаптном равновесии (наличии одной фазы) обе эти величины можно изменять независимо одну от другой без нарушения равновесия, т. е. не вызывая появления новой фазы. Это можно осуществлять только до известного предела. [c.127] В моновариантных системах, например жидкость-Ьпар, произвольно задается только один параметр. Так если задается температура, то тем самым определяется давление пара и наоборот вода находится в равновесии с паром при 100° С только при давлении пара, равном 1 ат. [c.127] В нонвариантной системе (лед + жидкость + пар) равновесие существует только при определенных температуре и давлении. Любое изменение внешних условий вызывает фазовое превращение, в результате чего исчезает одна из фаз. [c.127] Следует заметить, что в однокомпонентной системе может быть несколько твердых фаз — различные модификации твердого тела (полиморфизм), и каждая такая модификация образует отдельную фазу. [c.127] Если при экспериментальном исследовании однокомпонентной системы находим для двухфазного состояния не линию, а поле, пусть даже очень узкое, то это означает, что вещество не чистое и что имеется двухкомпонентная система — основное вещество плюс примесь. [c.128] Протяженность линий на диаграммах и особенно точность определений их координат в значительной степени зависят от возможностей их экспериментального определения. Например, при очень высоких температурах точность определения температур ограничена, а установление давлений вообще затруднительно даже с небольшой точностью. [c.128] Для проверки правильности построения диаграммы и установления возможности экстраполяции линий моновариантных равновесий в области, недоступной для экспериментальных измерений, необходимо использовать термодинамику. [c.128] Равновесие между фазами описывается термодинамическим уравнением Клаузиуса — Клапейрона. [c.128] Выведем его, используя понятие о свободной энергии Гиббса. Свободная энергия одинакова для обеих фаз, когда они находятся в равновесии при одинаковых Т и Р. [c.128] Для интегрирования надо знать температурные зависимости -исп, V и Уж (или Утв). Так как эти зависимости известны только приближенно, то и кривую давления пара можно получить только приближенно. [c.129] Рассмотрим термодинамику фазовых превращений чистого вещества, например воды. [c.130] Так как теплоемкость с изменением температуры меняется незначительно, можно считать, что практически энтропия твердого тела является функцией только температуры. [c.130] Если внешнее давление больше давления, соответствующего тройной точке, то твердое тело сначала расплавится, а затем испарится. [c.131] Кривые, характеризующие моновариантные равновесия, выводят на основе эксперимента, но правильность этих определений, возможности интерполяции и экстраполяции определяются уравнением Клаузиуса — Клапейрона. [c.131] Для обычных металлов АУпл 0, АЯпл 0 и, следовательно, температура плавления возрастает при увеличении АР. [c.132] При рассмотрении однокомпонентных систем следует учитывать полиморфные фазовые превращения, т. е. переходы одной твердой фазы в другую. Примерами являются превращения белого олова в серое (13,2°С), а-железа в у-железо (910°С) и т.д. К ним применимы все термодинамические расчеты, но практически для большинства таких превращений нет достаточного количества надежных экспериментальных данных. Это связано с тем, что при этих фазовых превращениях изменения внутренней энергии и энтропии очень малы, а поэтому точность измерений недостаточна. [c.132] Если же скорость фазового превращения очень мала, то система достигает термического и механического равновесий, но в короткий промежуток времени не успевает заметно изменить свое состояние с точки зрения фазового превращения. Такие системы называют метастабильными. [c.133] Метастабильные равновесия находят отражение при построении диаграмм равновесия. Например, если имеет место переохлаждение жидкости, то получается кривая, продолжающаяся за тройную точку. [c.133] Вернуться к основной статье