Построение диаграммы состояния по экспериментальным данным

Основным средством физико-химического анализа является диаграмма, построенная по экспериментальным данным, с помощью которой наглядно устанавливаются искомые соотношения. К физикохимическим диаграммам относятся диаграммы состав — свойство и диаграммы состояния, или фазовые диаграммы, характеризующие зависимость фазового состава системы от внешних условий (параметров ее состояния) — температуры, давления и проч. [c.127]

Построение диаграммы состояния по экспериментальным данным [c.88]

При построении диаграмм состояния по экспериментальным данным необходимо соблюдение принципа непрерывности и правила фаз. [c.50]

Правильность построения диаграмм состояния на основе экспериментальных данных контролируется правилом фаз и так называемыми принципами непрерывности и соответствия, сформулированными Н. С. Курнаковым, которым диаграмма не должна противоречить. Принцип непрерывности заключается в том, что при непрерывном изменении параметров, определяющих состояние системы, свойства отдельных фаз и системы в целом изменяются также непрерывно, но при условии, что не изменяется фазовый состав системы, т. е. не возникают новые и не исчезают старые фазы. Принцип соответствия заключается в том, что каждой фазе или совокупности фаз системы, находящейся в равновесии, соответствует на диаграмме определенный геометрический образ — точка, линия, область. [c.281]

Диаграммы состояния веществ строят по экспериментальным данным на основе двух принципов Н. С. Курнакова — непрерывности и соответствия. Кривые для построения диаграмм можно также рассчитывать по формуле Клаузиуса—Клапейрона. [c.163]

Исходные данные для построения диаграмм состояния получают различными методами. Из них наиболее часто используются динамический метод кривых нагревания и охлаждения и статический метод закалки. С помощью этих методов экспериментально определяются температуры фазовых превращений в изучаемой системе и составы и типы фаз при разных температурах. [c.48]

В представленном обзоре главное внимание было сосредоточено на рассмотрении круга проблем, так или иначе связанных с экспериментальным изучением особенностей полиморфизма и изоморфизма ротационных кристаллов н-парафинов. Часть проблем оказалось удобнее рассматривать рядом с обсуждением наших экспериментальных данных. Например, изучение и построение диаграмм состояния бинарных парафиновых систем будет обсуждаться в разделе 5.2. [c.107]

Диаграмма состояния является результатом экспериментального исследования. Однако построение диаграммы состояния не является результатом одной только эмпирики. Наряду с огромным экспериментальным материалом, накопленным в этой области, большое значение имеют различные теории, ставящие перед собой задачу частичного или полного построения элементов диаграммы состояния. Созданные на сегодняшний день методы теоретического изучения систем лишь отчасти способны решить эту важную задачу и не позволяют надежно контролировать правильность полученных экспериментальных данных. Эти теории не позволяют также однозначно предвидеть появление новых типов диаграмм состояния и характер перехода известных типов диаграмм друг в друга при значительных изменениях давления. Вместе с тем вопрос этот важен не только теоретически, но и практически во всех тех областях, в которых надо считаться с особенностями протекания процессов при высоких давлениях, что имеет место в некоторых отраслях химической технологии, а также при образовании минералов и горных пород. Еще большее значение приобретает этот вопрос в связи с тем, что известные диаграммы состояния изучались почти исключительно при атмосферном давлении, которое, как известно, не представляет собой особой точки на шкале давлений. [c.259]

При применении правила фаз двухкомпонентной (двойной) системы в него входят три переменные величины давление, температура и концентрация обоих компонентов. Если концентрацию выразим в весовых (или мольных) процентах, то получим уравнение с тремя переменными (давление, температура и состав в /Ь), Процесс кристаллизации сплава металлов других соединений изучается при постоянном давлении. Поэтому зависимость концентрации бинарного раствора от температуры в процессе кристаллизации обычно выражают диаграммой состояния, построенной в координатах температура — концентрация на плоскость на основании данных, полученных методом термического анализа. Диаграмма состояния еще называется фазовой диаграммой или диаграммой плавкости. Методика экспериментального определения диаграммы плавкости изложена в предыдущем параграфе. Остановимся подробнее на рассмотрении диаграммы состояния двойной системы. [c.153]

В данной главе рассмотрены алгоритмы и программы для отдельных вопросов теоретического и экспериментального изучения многокомпонентных систем, изложены основные концепции машинного метода исследования, показано применение ЭВМ для расчета и построения диаграмм состояния и критической оценки экспериментальных данных. [c.150]

В системе С21—С23 нарушение изоморфной смесимости связано с тем, что твердые растворы, близкие по составу к короткоцепочечному компоненту, не переходят в фазу 2, в то время как такой переход оказался присущим всем другим составам системы. В системе С,,—С21 не у всех составов проявился переход в фазы Ог и+2 и Н 2, а в системе С,,—С,9 у некоторых составов не проявился переход в фазу Ог ц+2- Соответствующие экспериментальные данные были использованы при построении диаграмм состояния (см. рис. 50, 52 и 54 в разделе 5.2). [c.212]

Экспериментальные данные для построения диаграмм состояния получают либо методом визуального наблюдения за изменением состояния системы в процессе изменения ее температуры, либо методом кривых охлаждения. По визуальному методу [1агре-тую до нолнон однородностп систему медленно охлаждают и наблюдают температуру, при которой появляются очаги повой фазы (кристаллики, капельки). [c.168]

Было найдено, что проекции многомерных фигур на различные координатные плоскости не равноценны с точки зрения их практической пригодности для построения диаграмм состояния химических систем. Анализ проекций различных четырехмерных фигур, полученных по методу Радищева, показал, что некоторые из них имеют такие проекции на координатные плоскости, применение которых не требует изображения компонентов в различных масштабах, а при проектировании совмещаются такие части фигуры, которые соответствуют областям кристаллизации одинаковых фаз системы. Такие проекции были названы оптимальными [6]. Было установлено, что метод оптимальных проекций — наиболее совершенный и, как будет подробно обосновано в дальнейшем, допускает изображение не только уже исследованных экспериментально систем с любым числом компонентов, но и построение их ориентировочных диаграмм состояния (или состав — свойство) на основе данных о низших составляющих системах. Следует, однако, указать, что помимо способов, основанных на применении многомерных геометрических фигур и их проекций, возможны и другие принципы изображения многокомпонентных систем. [c.11]

Таким образом, теория активного комплекса позволяет рассчитать константу скорости реакции, если известны суммы по состояниям исходных молекул и активного комплекса, а также энергия активации при Т = 0. Расчет сумм по состояниям исходных молекул в принципе не представляет осложнений, чего нельзя сказать про сумму по состояниям активного комплекса, так как его строение и свойства могут быть установлены лишь предположительно или на основе дополнительных экспериментальных данных. С помощью энергетической диаграммы данной реакции, построение которой в настоящее время не всегда возможно, могут быть найдены 2. и Л(Уо. [c.291]

Современный уровень знаний еще не позволяет ни предсказать характер взаимодействия компонентов, ни построить путем расчета диаграмму состояния реальной системы, исходя из свойств ее компонентов. Поэтому вплоть до настоящего времени единственным источником сведений о диаграммах состояния реальных систем является опыт, направляемый и проверяемый теорией. Построенная по экспериментальным данным диаграмма состояния не должна противоречить правилу фаз и принципам непрерывности и соответствия. Наличие таких противоречий указывает либо на ошибки эксперимента (наиболее часто встречающаяся ошибка заключается в том, что неравновесное состояние системы принимается за равновесное), либо на неправильную интерпретацию полученных данных. [c.132]

Результаты физико-химического анализа системы обобщаются в ее диаграмме состояния. Широкое применение находят диаграммы, выражающие зависимость температуры плавления от состава сплавов металлов или солевых систем. Экспериментальные данные для построения этих диаграмм получают методом термического анализа. Этот метод впервые был применен Д. К. Черновым, исследования которого положили основу современному металловедению. Большое значение в развитии физико-химического анализа сплавов имеют труды П. П. Аносова. [c.10]

В случае конденсированных систем (сплавы, силикаты, кристаллогидраты и т. п.) диаграммы состояния строят при постоянном давлении в координатах температура — состав. Для построения такой диаграммы необходимо опытным путем определить темпера- туру плавления и температуру начала кристаллизации ряда растворов разного состава. Диаграмма состояния, построенная по многочисленным опытным данным представляет собой суммарный результат экспериментального изучения равновесной системы и является своего рода справочно-расчетной таблицей. Методы исследования двух- и многокомпонентных систем и теоретическое обоснование построения диаграмм равновесных их состояний были разработаны советским ученым Н. С. Курнаковым и его учениками. [c.109]

В исследовательской практике получили распространение номограммы, линии которых находят не расчетом, а на основе данных эксперимента. Примером их могут служить диаграммы фазовых равновесий (диаграммы состояния). Принцип пользования ими обычно достаточно ясен. Другим примером номографического расчета с использованием экспериментальных данных и чертежа с несколькими полями является рис. 32. Этот чертеж используется для нахождения программы управления током через границу раздела фаз с целью получения равномерно легированных кристаллов висмута. На правом верхнем поле дан расчетный график зависимости эффективного распределения примеси от относительной доли закристаллизовавшегося расплава необходимый для равномерного легирования. На верхнем левом поле даны экспериментально найденные зависимости эффективного коэффициента распределения примесей от плотности тока через границу раздела фаз — /. Точки обоих графиков, отвечающие одним и тем же значениям к, позволяют установить связь между / и и построить программу управления плотностью силы тока в зависимости от доли закристаллизовавшегося расплав (нижняя часть рисунка). Эта программа и используется в технологической практике. Номограммы во многих случаях, в особенности при использовании эмпирических зависимостей, как например на рис. 32, оказываются намного удобнее калькуляторов. Это удобство особенно проявляется в том случае, если расчеты с помощью номограмм многократно повторяются в течение длительного периода времени, например, при расчетах режимов на производстве. В общем, принято считать, что номографические построения оправданы, если числовые значения одной или нескольких величин должны быть быстро определены на основе других величин без предъявления слишком высоких требований к их точности [89]. [c.167]

Перечисленных положений достаточно для построения схематической диаграммы. Ч1х>бы построить точную диаграмму состояния, необходимо иметь соответствующие точные экспериментальные данные. Для воды некоторые из этих данных приведены в табл. 21. [c.185]

Получение кривых охлаждения. Диаграммы состояния строят по экспериментальным кривым охлаждения или нагревания, показывающим изменение во времени температуры расплавленных чистых веществ и смесей различного состава. Для получения кривых охлаждения чистое вещество или смесь нагревают несколько выше температуры плавления и затем охлаждают, записывая изменение температуры через определенные промежутки времени. Полученные данные наносят на график, где на оси абсцисс откладывают время, а на оси ординат — температуру. Изломы на кривых охлаждения свидетельствуют об изменении числа фаз в системе. На кривых охлаждения У и 5 (рис. 19, б) индивидуальных веществ участки та и кЬ характеризуют охлаждение жидкой фазы, участки аа и ЬЬ — кристаллизацию, участки ап п Ы — твердую- фазу. Кривая 2, полученная для смесей различных составов, дает точки для построения линий ликвидуса и солидуса и эвтектической точки. Кривая 2 (см. рис. 19, б) построена для охлаждения смеси, исходный состав которой отвечает точке / (см. рис. 19, а). Для получения кривой охлаждения смесь или чистое вещество помещают в тигель из огнеупорного материала или в пробирку в зависимости от температуры плавления и расплавляют в муфельной печи или в бане с соответствующим теплоносителем (вода, масло). Тигель с расплавом переносят в термостат (тигель большего размера), чтобы охлаждение было не слишком быстрым, И погружают в расплав термопару. При исследовании легкоплавких систем термопару заменяют термометром, а тигель — более широкой пробиркой, играющей роль воздушной бани. Во избежание переохлаждения следует перемешивать жидкий состав до появления первых кристаллов. Если перемешивать расплав во время кристаллизации, то термометр может оказаться в воздушном мешке, что приведет к неверным [c.85]

Жидкостные многофазные реакции. Проведение кинетического эксперимента для многофазных жидкостных систем не отличается от такового для однофазных. Однако подготовка и обработка эксперимента существенно различны. Сложность интерпретации экспериментальных данных при исследовании кинетики жидкостных многофазных реакций заключается в том, что фазовые состояния системы в условиях реакции отличаются от таковых в условиях анализа. Причиной этого обычно является разность температурных условий, а при работе с интегральными системами и разный состав реакционной смеси в промежуточных интервалах времен (длин реактора) между точками отбора анализа. В связи с этим для вывода правильных зависимостей скорость реакции — концентрации необходимо снять фазовую диаграмму, охватывающую все области исследуемых температур и концентраций в кинетических опытах. Естественно, что это является достаточно сложным и трудоемким делом и приходится ограничиваться минимальным числом экспериментальных точек и пользоваться для расчетов данными экстраполяции и интерполяции значений на фазовых диаграммах, чтобы получить данные о концентрациях реагентов и продуктов реакции в реакционной фазе. Описание экспериментальных методов построения фазовых диаграмм для многофазных жидких систем можно найти в монографии [77]. [c.199]

Теория Флори связывает возможность перехода полимерных систем в жидкокристаллическое состояние главным образом с энтропийным фактором, т. е. со степенью асимметрии макромолекул. Предпочтительность теории Флори объясняется не только логичностью построения доказательств,- но и соответствием конечного теоретического результата (фазовой диаграммы) экспериментальным данным, полученным для ряда полимерных жидкокристаллических систем. [c.174]

В технологии широко используются графические методы изображения равновесных многокомпонентных систем в виде плоских и пространственных диаграмм. Эти диаграммы состояния, или диаграммы состав — свойство , построенные на основе числовых данных, полученных при экспериментальном изучении соответствующих параметров системы, нашли широкое применение в технологии солей, металлов, силикатов и в других производствах. В некоторых случаях применение графических методов изображения функций состав — свойство оказалось целесообразным и для гомогенных систем — как жидких, так и газообразных. [c.62]

По составленным алгоритмам ЭВМ определяет тип изучаемой многокомпонентной системы и выбирает метод ее теоретического изучения. При этом ЭВМ выполняет следующие операции - построение аналоговой модели системы на основе сопоставления имеющихся в ее памяти исходных данных прогнозирование химического и физико-химического взаимодействия в изучаемой системе выбор участка диаграммы состояния для экспериментального изучения в зависимости от целей исследования. [c.149]

Сравнение результатов машинного построения [156, 158] и диаграммы состояния, исследованной традиционными методами физико-химическогО анализа (визуально-политермическим и термографическим) (рис. VI.8, б) [159], показало высокую степень соответствия расчетных и экспериментальных данных. [c.179]

В процессе построения машиной диаграмм состояния солевых систем должна осуществляться корреляция расчетных и экспериментальных данных. Для корреляции могут быть использованы статистические методы или термодинамические функции. Эти же методы могут быть положены в основу критической оценки экспериментальных данных [132, 156, 158, 160]. [c.179]

Изложению фактического материала предшествует краткая. характеристика методики исследования, позволяющая судить о точности экспериментальных данных. В большинстве работ в качестве основных методов экспериментального исследования были использованы термографический, визуально-политер-мический и рентгенофазовый. Однако во многих случаях для построения диаграмм состояния в широком диапазоне температур и концентраций применяли также тензо Мет рический, кристаллооптический, ИК-сиектроскопический, эманационный и другие методы физико-химического анализа. [c.14]

Для получения данных, необходимых для построения диаграммы состояния, применяли различные экспериментальные методы. Можно использовать метод дифракции рентгеновских лучей и химические анализы. Кроме того, для определения границ существования фаз можно использовать изменения электрического сопротивления и микротвердости. Вероятно, наиболее общепринятым является термохимический метод. Полная диаграмма состояния системы 2г—Н [56, 58], полученная с помощью этого последнего метода, приведена на рис. 91. Обозначенные квадратами точки на диаграмме соответствуют эксперилгентальным данным, полученным с помощью вышеуказанных методов. Следует отметить, что диаграмма на рис. 91 [c.238]

Разработка матричных способов изображения многокомпонентных систем дала возможность перелондать на машинный язык большинство из рассмотренных в предыдущих главах задач. Более того, разработка алгоритмов для построения диаграмм состояния систем с любым числом ком-цонентов на ЭВМ позволяет говорить об успешном применении машинного метода при исследовании многокомпонентных систем. При этом на ЭВМ рационально возложить выполнение всех операций по теоретическому изучению и выдачу рекомендаций по экспериментальному исследованию строить диаграммы состав—свойство по минимальному числу экспериментальных точек и производить критическую оценку экспериментальных данных. [c.150]

Поскольку в настоящее время большое внимание уделяется методам ростроения диаграмм состояния, остановимся подробнее на алгоритме расчета и построения диаграмм состояния взаимных солевых систем. Исходными данными для машинного построения диаграмм состояния являются характеристики экспериментально полученных фигуративных точек (температуры кристаллизации рассчитанных составов), количество которых определяется рядом факторов предполагаемыми размерами областей кристаллизации компонентов, видом апроксимирующих форм (уравнений), достоверностьщ исходных данных и т. д. [c.178]

Каждая фаза двухкомпонентной системы может быть охарактеризована тремя переменными температурой (Г), давлением р) и концентрацией одного из компонентов (Jf), выраженной в молярных долях, молярных или массовых процентах. Следовательно, для графического изображения функции f(X,p,T)=Q необходима система координат в пространстве трех измерений. Откладывая по трем взаимно перпендикулярным осям значения температуры, давления и концентрации, найденные опытным путем, можно построить полную диаграмму состояния данной системы. Однако построение полных диаграмм состояния сопряжено с большими экспериментальными трудностями и пока осуществлено лишь для очень немногих случаев. [c.130]

Построение полных диаграмм состояния даже в случае относительно простых тройных систем требует выполнения сложного и трудоемкого эксперимента. Трудности особенно велики при изучении тугоплавких систем, когда температуры плавления сплавов достигают 3000° С и более. Из-за методических трудностей динамические методы (ДТА, изучение зависимостей температура — свойство) выше 2000° С используются сравнительно мало. В то же время, как оказалось, для углеродсодержащих систем (в частности, с молибденом и вольфрамом), как и для металлических, характерны быстропротекающиевысокотемпературные превращения типа мар-тенситных. В этом случае использование метода отжига и закалок для исследования фазовых равновесий при высоких температурах малоэффективно. С другой стороны, даже после длительных отжигов при относительно невысоких температурах (< 1500° С) часто в сплавах не наблюдается состояния термодинамического равновесия. Для правильной интерпретации экспериментальных данных, учитывая столь сложное поведение сплавов, особенно важно знание общих закономерностей взаимодействия компонентов в рассматриваемых системах. Поэтому, наряду с обстоятельными многолетними исследованиями с целью построения полных диаграмм состояния [1, 9, 121, целесообразно выполнять работы, цель которых — сравнительное исследование немногих сплавов многих систем в идентичных условиях, выявление на этой основе общих черт в поведении систем-аналогов [3, 12] и использование полученных результатов при оценке собственных экспериментальных и литературных данных и при планировании новых исследований [4]. [c.161]

Важнейшим методом физико-химического анализа, с которого обычно начинается исследование взаимодействия веш,еств, является построение по экспериментальным данным изобарной диаграммы состояния, так как она указывает принципиально все могугцие образоваться из исходных компонентов фазы при температуре плавления и пиже. Эти диаграммы часто называются диаграммами плавкости, что не совсем верно, так как многие из них отражают также особенности системы в затвердевнюм состоянии. Диаграммами плавкости, строго говоря, следует называть нанболее высокотемпературную часть диаграмм состояния, т. е. часть, отвечаюш,ую равновесиям с участпем жидкой и твердой фаз. [c.80]

На основании экспериментальных данных и теоретических расчетов построена диаграмма состояния системы А1гОз—ЗЮг, представленная на рис. 9. При построении области твердых растворов были использованы результаты Тремеля с сотрудни- [c.41]

Рассмотренные здесь тойологическпе свойства диаграмм состояния могут иметь некоторое практическое применение, давая определенный критерий для контроля правильности диаграмм, построенных по данным экспериментального исследования. [c.31]

В 1900 г. Розебом в своем известном мемуаре Железо и сталь с точки зрения учения о фазах впервые дал диаграмму состояния сплавов железа с углеродом, построенную на основании теоретических соображений об условиях равновесия двойных металлических систем и правила фаз Гиббса, причем в основу легли данные Р. Аустена, полученные им при экспериментальных исследованиях температур кристаллизации и превращений в системе железо — углерод. [c.103]

Изучению сплавов циркония и посвящены работы данного сборника. Основное внимание уделено построению циркониевых углов диаграмм состояния 25 тройных систем. При этом получеппые на основании экспериментальных данных изотермические и политермические сечения были взаимно скорректированы путем построения пространственных диаграмм состояния тройных систем в виде проекций на коицеитрациои-ную плоскость. Поэтому построение циркониевых углов диаграмм состояния приобрело более законченный характер. Эта работа была выполнена под руководством ответственного редактора сборника О, С. Иванова авторами исследований А. С. Адамовой, И. И. Раевским, Е. М. Та-рараевой и И. А. Трегубовым, [c.3]