Новой фазы условия зарождени

При массовой кристаллизации получается большое количество кристаллов, при этом твердая фаза содержит частицы различного размера. В отличие от условий зарождения и роста единичного кристалла, которые обычно сохраняются постоянными, массовая кристаллизация характеризуется двумя существенными обстоятельствами внешние условия (в основном это пересыщение раствора) зарождения и роста кристаллов в непрерывных процессах могут быть неизменными во времени, но их значения сами являются функциями процесса. Так, величина пересыщения раствора устанавливается в зависимости от значений расхода и концентрации подаваемого раствора и от интенсивности зарождения и роста кристаллической фазы. Второй характерной особенностью процессов массовой кристаллизации является принципиально полидисперсный состав получаемого кристаллического продукта. Даже в периодическом процессе кристаллы в каждый момент будут иметь неодинаковые размеры, поскольку параллельно с увеличением размеров кристаллов из первоначально образовавшихся зародышей происходит непрерывное появление новых зародышей. Время кристаллизации на молодых зародышах меньше, чем на старых , поэтому размер кристаллов, выросших из молодых зародышей, будет меньше размера кристаллов, время роста которых равно или несколько меньше общей продолжительности процесса периодической кристаллизации. [c.499]

Газы и жидкости в обычных условиях всегда содержат взвешенные пылинки, мелкие кристаллики (в частности, и очень мелкие — размером 10 —10 см) и пр. Именно эти частицы обычно и служат центрами зарождения частичек, новой фазы, сильно уменьшая степень необходимого пересыщения. Тот же эффект вызывают и находящиеся в системе ионы. При отсутствии же таких центров требуется значительное перенасыщение для их самопроизвольного возникновения. [c.490]

Очевидно, снижение энергии образования зародыша паровой фазы приводит к уменьшению размеров единичного зародыша и повышению их общего количества, а следовательно, и увеличению площади испарения системы. Более того, в подобных случаях избыток тепла будет расходоваться на создание дополнительных центров зарождения новой фазы, а снижение межфазного натяжения улучшает условия перехода жидкости в пар вследствие понижения на молекулярном уровне энергии активации для преодоления пограничного потенциального барьера. [c.111]

Термодинамические условия зарождения фазовой границы. Процессы кристаллизации представляют собой фазовые переходы, сопровождающиеся увеличением степени упорядоченности. Эти процессы подразделяются на 2 типа газ—кристалл, жидкость (стекло)— кристалл. В термодинамическом отношении данные фазовые равновесия описываются однотипно. В предкристаллизационный период в жидкости образуются ассоциаты в пределах ближнего порядка, которые, однако, не могут стать зародышем новой фазы из-за термодинамической нестабильности. Эта нестабильность —следствие их большой поверхностной энергии. Возникающие таким образом гомогенные флуктуации не способны к самостоятельному существованию в расплаве, и время их релаксации зависит от многих факторов вязкости, теплопроводности, теплоемкости и т. п. По мере снижения темпера- [c.56]

Важное значение, особенно при описании процессов зарождения новых фаз, имеет случай образования частиц дисперсной фазы в условиях равновесия состояний III и II, которому отвечает равенство химических потенциалов [c.114]

Образование переохлажденных систем, находящихся в метаста-бильном состоянии, наблюдается в процессах кристаллизации расплавов солей и металлов. Зарождение новой фазы — кристалл или пузырек газа в жидкой фазе — всегда требует специальных условий энергия активации, нарушение структуры непрерывной фазы, критические размеры зародыша и т. д. Наличие границ раздела достаточной кривизны облегчает начало зарождения новой фазы. [c.183]

Таким образом, если конструкция дросселя такова, что р,. Г,, р2 и Т2 удовлетворяют неравенству (16.109), то в потоке не происходит гомогенного зарождения жидкой фазы. При таком условии конденсация может происходить лишь при наличии ядер конденсации, например, уже сформировавшихся капель конденсата в потоке перед дросселем. Если параметры дросселя таковы, что р,. Г,, Р2 и Т2 удовлетворяют неравенству 5 > то в потоке в дросселе, а возможно, и за ним происходит образование новой фазы, интенсивность которого зависит от степени пересыщения смеси. [c.417]

В основе теории зарождения частиц новой фазы лежат работы Гиббса, взгляды которого сводятся к следующему. Изолированная система устойчива в том случае, если при любом бесконечно малом изменении ее состояния при постоянстве энергии энтропия остается постоянной или уменьшается. Если это условие справедливо при любом конечном изменении состояния системы, то она находится в абсолютно устойчивом состоянии. Если же при некоторых конечных изменениях состояния энтропия системы возрастает, то она находится в относительно устойчивом или метастабильном состоянии. Такими системами являются пересыщенный раствор, перегретая жидкость и т. д. При появлении зародышей в метастабильной фазе она переходит в стабильную фазу, причем для образования зародыша необходимо затратить работу на создание новой поверхности раздела стабильной и метастабильной фаз, но самопроизвольно этот процесс идти не может до того момента, пока зародыш не достигнет определенного размера. Действительно, чем мельче частицы новой фазы, тем больше значение энергии Гиббса системы, о чем говорилось выше. [c.21]

При количественной трактовке процесса зарождения кристалла все авторы исходят из рассмотрения условий равновесия системы, в то время как начало кристаллизации происходит именно потому, что полностью нарушается равновесие системы, причем образуется новая фаза, качественно отличная от исходного состояния. [c.167]

Особая роль в повышении эрозионной стойкости стали принадлежит равномерному распределению неоднородностей строения макро-, микро- и тонкой структуры, что обеспечивает одновременное участие всех областей при зарождении элементарных актов пластической деформации. Поэтому при легировании следует обращать внимание на создание условий, при которых наряду с образованием измельченной блочной структуры происходит равномерное распределение неоднородностей в микроструктуре, возникающих в процессах термической обработки при выделении частиц новых фаз. Дисперсность карбидов, их состав, характер распределения в микрообъемах, а также условия выделения их из у- и а-твердых растворов в значительной степени определяют способность легированной стали сопротивляться местной пластической деформации при микроударном воздействии. [c.175]

Положительная особенность мартенсита в отличие от других твердых растворов — наличие в его кристаллической структуре большого количества несовершенств, что создает благоприятные условия для зарождения новых фаз и их равномерного распределения в микрообъемах. Эти условия способствуют также выделению избыточных фаз в более дисперсной форме, чем в других твердых растворах, например, феррите или аустените [36, 42]. [c.230]

Далее приводится вывод основного кинетического уравнения нестационарной теории фазовых превращений для функции распределения образований новой фазы (кристаллов) по числу п содержащихся в них атомов 2 (п, Ь). Исходя из вида функции X (п, ), вычисляется поток образований новой фазы в направлении оси п фазового пространства. Величина этого потока через критическое значение п — указывает скорость зарождения центров (кристаллов) (с.з.к.) новой фазы. Дается вывод формулы, описывающей с.з.к. в стационарных условиях. [c.13]

О В главе III рассмотрена теория зарождения и роста центров новой фазы в изотермических условиях, а также дан анализ влияния эффектов нестационарности и неизотермичности процесса. [c.17]

Реализация возможности независимого зарождения центров новой фазы перед фронтом кристаллизации в объеме расплава. Для этого необходимо наличие двух условий а) протяженность 6, переохлажденной зоны перед фронтом кристаллизации должна быть не меньше, чем Гк — критический размер центра кристаллизации б) время ожидания появления первого центра кристаллизации Тож в переохлажденной зоне расплава должно быть разумного порядка величины. [c.29]

Кратко рассмотрим вопрос о зарождении центров новой фазы (подробный анализ дан в гл. III) в изотермических условиях. Изменение размеров образований новой фазы может происходить как под действием термодинамического стимула, так и вследствие локального изменения состояния системы, которое не вытекает из требования термодинамической целесообразности. Здесь мы ограничимся описанием процесса зарождения центров новой фазы в стационарных условиях, когда взаимно компенсирующее действие указанных факторов приводит к независимости скорости зарождения центров новой фазы от времени. [c.38]

Прежде чем перейти к обсуждению условий образования новой фазы при протекании электрохимического процесса, напомним некоторые представления о механизме образования новой фазы из пересыщенных растворов, не сопровождающегося переходом электричества через границу раздела. Основы этого направления пауки были заложены работами Дж. Гиббса [1]. Для теории зарождения и роста кристаллов большое значение имели работы Г. Вульфа [2], а в последние десятилетия — М. Фольмера, И. Странского, Р. Каишева и др. Здесь мы сможем коснуться лишь немногих, самых элементарных сторон этого вопроса и ддя углубленного ознакомления отсылаем читателя к монографиям М. Фольмера [3] и Б. Хоннг-мана [4]. [c.6]

Итак, имеется полупространство а О, имеющее температуру Го Гк. В момент i = О температура на плоскости а = О меняется скачком до величины Гп < Гн- У поверхности а = О создается переохлажденная зона, ширина которой увеличивается с течением времени. В этой зоне, при выполнении условий, обсужденных выше, возможно зарождение центров кристаллизации флуктуационным путем или же на активных примесях. Акты зарождения центров реализуются только в переохлажденной зоне. Таким образом, возникает двухфазная система, состоящая из зоны, содержащей систему сферических кристаллов, величина которых уменьшается по мере увеличения х при х Р у 1) переохлаждение отсутствует и расплав не содержит центров новой фазы. Если принять, что число активных центров на единицу объема N постоянно во всем расплаве, т. е. не зависит от х, то следует решить задачу теплопроводности для многосвязной области, на внешней поверхности которой х = О сохраняется заданная температура, [c.47]

Ясно, что скорость зарождения центров новой фазы при нестационарном процессе будет непосредственно связана с выбором краевых условий задачи. [c.176]

Начало кристаллообразования в межклеточном пространстве происходит, как правило, только в случае замораживания живой ткани — живой рыбы, свежих плодов и овощей. В мертвой ткани кристаллизационный центр может возникнуть как в межклеточном пространстве, так и внутри клетки или же одновременно и в клетке и в межклеточном пространстве. Таким образом, возникновение первого кристаллизационного центра в мертвой ткани обусловливается не разностью концентраций клеточной и межклеточной жидкостей, а наличием благоприятных условий для зарождения новой фазы- [c.114]

Механизм возникновения текстур зарождения может быть объяснен следующим образом. При образовании кристаллического зародыша иа изотропной подложке в соответствии с условием минимума поверхностной энергии атомы зародыша располагаются на подложке преимущественно с образованием грани с высокой ретикулярной плотностью, которая и определяет текстуру зарождения. При образовании кристалла новой фазы на подложке появляются новые поверхности торцовые грани кри-238 [c.238]

Величина работы образования новой фазы зависит от механизма и условий протекания процесса. Обычно различают два механизма гомогенный (спонтанный), когда зарождение новой фазы происходит в объеме старой, и гетерогенный, когда этот процесс имеет место па границе фаз. [c.321]

Конкретные вопросы кристаллизации, рассмотренные в предыдущих главах, ставят перед теорией ряд взаимосвязанных задач. Одни из них связаны с определением макроскопических условий и характеристик кристаллизации, другие — с определением микроскопических явлений и процессов при зарождении новой фазы. Задачи макроскопического характера решаются обычно средствами термодинамики (в том числе термодинамики необратимых процессов) и с помощью аппарата математической физики, опирающихся на представление о системе как о сплошной среде. Примеры такого рода рассмотрений содержатся в предыдущих главах. Однако процессы, которые приходится изучать для понимания процесса кристаллизации, характеризуются различными собственными временными масштабами. [c.60]

По Рогинскому (1938 г.), каждая топохимическая реакция складывается из последовательности химических и кристаллизационных стадий. Для кинетики топохимических процессов весьма важно определить лимитирующую стадию процесса образования или исчезновения твердой фазы. Основным условием осуществления топохимического процесса зарождения новой фазы является превышение изобарного потенциала системы равновесного значения. С учетом этого условия было предложено называть системы, удаленные по химическим или структурным причинам от равновесия, пересыщенными. Вблизи от равновесия возможен рост имеющихся зародышей новой твердой фазы с образованием стабильного продукта реакции. [c.46]

Остановимся теперь несколько подробнее на первом моменте зарождения новой фазы. Основным условием осуществления такого процесса является избыток изобарного потенциала системы над равновесным значением. Величина его характеризуется разностью химических потенциалов (n —цг). Последняя же зависит не только от разности концентраций (собственно пересыщение) или разности температур (переохлаждение), но и от структурных особенностей исходной фазы. [c.390]

До появления кристалликов новой фазы роль активных Центров в развитии процесса исключительно велика. С момента зарождения их она падает, так как дальнейшее течение реакции сводится, главным образом, к росту возникших участков. Этим обстоятельством, т. е. медленностью перехода активных центров исходной фазы в зародыши новой, объясняется так называемый индукционный период процесса, в течение которого не наблюдается видимого развития реакции. В зависимости от условий он может продолжаться от долей секунды до нескольких суток. [c.391]

Термин фазовое перенапряжение т]ф, предложенный С. В. Горбачевым, весьма удачно отражает природу явления, лежащего в его основе. Отклонение потенциала электрода под током от равновесного значения вызвано в этом случае затруднениями, связанными с зарождением и развитием новой фазы в условиях электролиза. Уместно поэтому напомнить некоторые общие положения о фазо--вьтх превращениях. [c.328]

ЗАРОЖДЕНИЕ новой ФАЗЫ (зародышеобразование, нуклеация), процесс флуктуационного образования жизнеспособных центров выделения новой фазы при фазовых переходах первого рода Различают 3 н ф гомогенное (в объеме материнской фазы) и гетерогенное (на постороиинх частицах, пов-стях сосудов и др ) Закономерности 3 н ф и послед роста зародышей при кристалтизации, конденсации пара, кипении и расслаивании р-ров определяют строение образующихся дисперсных систем и должны учитываться при анализе условий протекания этих процессов в природе и технике [c.162]

КАПИЛЛЯРНЫЕ ЯВЛЕНИЯ, поверхностные явления на границе жидкости с др. средой, связанные с искривлением ее пов-сти. Искривление пов-сти жидкости на границе с газовой фазой прюиеходит в результате действия поверхностного натяжения жидкости, к-рое стремится сократить пов-сть раздела я придать ограниченному объему жидкости форму шара. Поскольку шар обладает миним. пов-стью при данном объеме, такая форма отвечает минимуму поверхностной энергии жидкости, т.е. ее устойчивому равновесному состоянию. В случае достаточно больших масс жидкости действие поверхностного натяжения компенсируется силой тяжести, поэтому маловязкая жидкость быстро принимает форму сосуда, в к-рый она налита, а ее своб. пов-сть представляется практически плоской. В отсутствие силы тяжести или в случае очень малых масс жидкость всегда принимает сферич. форму (капля), кривизна пов-сти к-рой определяет мн. св-ва в-ва. Поэтому К. я. ярко выражены и играют существ, роль в условиях невесомости, при дроблении жидкости в газовой среде (или распылении газа в жидкости) и образовании систем, состоящих из мн. капель или пузырьков (эмульсий, аэрозолей, пен), при зарождении новой фазы капель жидкости при конденсации паров, пузырьков пара при вскипании, зародышей кристаллизации. [c.310]

При определенных условиях в системе могут происходить самопроизвольные П. я., сопровождающиеся увеличением общей пов-сти раздела фаз. Так, самопроизвольное диспергирование и образование устойчивых лиофильных коллоидных систем (напр., критич. эмульсий) происходит в условиях, когда увеличение поверхностной энергии, вызываемое измельчением частиц, компенсируется их вовлечением в тепловое движение и соответствующзш возрастанием энтропии (см. Микроэмульсии). При гомог. образовании зародышей новой фазы при конденсации паров, кипении, кристаллизации из р-ров и расплавов увеличение энергии системы вследствие образования новой пов-сти компенсируется уменьшением хим. потенциала в-ва при фазовом переходе. Критич. размеры зародышей, при превьппении к-рых выделение новой фазы идет самопроизвольно, зависят от поверхностного натяжения, а также от величины перегрева (переохлаждения, пересыщения). Связь между этими параметрами определяется ур-нием Гиббса (см. Зарождение новой фазы). [c.590]

Р. данного в-ва зависит от т-ры и давления соотв. общему принципу смещения равновесий (см. Ле Шателье-Брауна принцип). Концентрация насыщ. р-ра при данных условиях численно определяет Р. в-ва в данном р-рителе и также наз. растворимостью. Пересыщенные р-ры содержат большее кол-во растворенного в-ва, чем это соответствует его Р., существование пересыщенных р-ров обусловлено кинетич. затруднениями кристаллизации (см. Зарождение новой фазы). Для характеристики Р. малорастворимых в-в используют произведение активностей ПА (для р-ров, близких по своим св-вам к идеальному,-произведение р-римости ПР). [c.182]

Относит, содержание компонента в Р. характеризуется его концентрацией. При этом преобладающий компонент обычно называют растворителем, остальные компоненты-раствореннымн веществами такое деление, однако, является условным. При определенных т-ре и давлении растворение одного компонента в другом происходит в нек-рых пределах изменения концентрации, т.е. смешение является ограниченным. Равновесный Р., в к-ром при ограниченной р-римости компонентов и заданных внеш, условиях концентрация одного из компонентов максимальна, наз. насыщенным, а его концентрация наз. растворимостью компонента. Зависимость р-римости от т-ры и давления обычно изображают графически в виде диаграмм р-римости (см. Диаграмма состояния, Растворимость). При концентрациях растворенного в-ва, меньших его р-римости, Р. наз. ненасыщенным. Р., переохлажденный таким образом, что концентрация растворенного в-ва превышает его р-римость, наз. пересыщенным. Пересыщенные Р. метастабильны, при внесении затравки или перемешивании возможно самопроизвольное выделение избытка пересыщающего компонента, что ведет к образованию новой жидкой или твердой фазы (см. Зарождение новой фазы) [c.184]

Гомогенные реакции в твердых веществах редко встречаются, химические изменения, в которых участвуют твердые вещества, происходят обычно на их поверхности, а также у центра зарождения новой фазы, где комбинируются химическое превращение и рост кристалла [247]. Единственная, еще нерассмотренная разновидность гомогенных систем в катализе, —это системы, компоненты которых находятся в жидком состоянии или в растворе (табл. 58 — 64). Предложено [421] классифицировать гомогенный катализ на непосредственный или химический и косвенный или катализ с участием среды. Участие катализатора в процессе не отображается стехиометрическим уравнением, и его влияние зависит от образования промежзт очных молекулярных комплексов, между тем как каталитически действующая среда влияет на скорость реакции, нарушая условия, от которых зависит данная реакция, такие, например, как образование комплексов или их диссоциация. Характер среды или растворителя, — это фактор, влияющий на условия каталитической реакции. Предполагают, что действие прямого катализатора подчиняется закону химического действия масс, так как он реагирует химически, влияние среды — непрямых катализаторов, которые практически могут принимать участие всей массой, интерпретируется иначе. По предположению Розанова, относительное изменение константы скорости реакции пропорционально изменению концентрации каталитически действующей среды. Розанов, обобгцая понятие влияния растворителя, выразил его математически уравнением [c.194]

Развитие радиоэлектроники, космонавтики, атомной энергетики, а также других новых областей техники весьма остро поставило вопрос о создании методов получения монокристаллов со специальными физическими свойствами. Физиков, занимающихся отысканием таких методов, в первую очередь ицтересуют вопросы, относящиеся к росту монокристаллов и формированию их тонкой и субтонкой структуры, в то же время металлург, стремящийся получить качественный металлический слиток, сталкивается с необходимостью решения значительно более общей задачи ему необходимо установить законы, которые управляют формированием микро- и макронеоднородностей при затвердевании многокомпонентного расплавленного металла, и научиться их рационально использовать. Если в случае выращивания монокристаллов вопрос об условиях зарождения центров твердой фазы отпадает, так как обычно монокристаллы растят из кристалла-затравки, то в случае полз ения слитков образуется поликристаллический агрегат, в котором расположение, форма и величина кристаллитов могут меняться в широких пределах, причем соотношение скоро- [c.7]

Теория зарождения и роста центров новой фазы в изотермических условиях. Влияние эффектов нестационарности и йеизотермичности процесса [c.171]

Ряд макромолекулярных кристаллов может существовать в различных полиморфных состояниях (разд. 2.4). При любой заданной температуре стабильна лишь одна полиморфная кристаллическая структура. Метастабильные полиморфные кристаллические структуры при отжиге в соответствующих условиях путем фазовых переходов в твердом состоянии превращаются в стабильные полиморфные структуры. Протекающие при различных температурах обратимые переходы между полиморфными структурами влияют на изменения, которые происходят при отжиге и выражаются в увеличении подвижности. Хотя эта возросшая подвижность может привести к уменьшению числа дефектов, часто при этом наблюдается процесс разрушения кристаллических зерен или образования муль тип летных двойников, вызванный наличием напряжений, которые возникают в процессе перехода из-за геометрических ограничений. Механизм зарождения и роста новой фазы в кристалле был рассмотрен Делингером [28]. Основная движущая сила перехода в новую фазу - более низкая свободная энтальпия этой фазы. Однако образование зародыша новой фазы и, возможно, также дальнейший его рост связаны с появлением значительной положительной энергии деформации (свободной энтальпии), которая распределяется между существовавшими кристаллами, новой фазой и меж фазными областями. Если существует вторая метастабильная <ристаллическая структура с промежуточной свободной энтальпией, обладающая близкими к исходной метастабцльной структуре геометрическими соотшениями, т.е. если она обладает более низкой [c.457]

Весьма важными для понимания роли структурообразования в кинетике полимеризации являются исследования полимеризации в предпе-реходном состоянии. При добавлении растворителя к кристаллическим мономерам жидкие кристаллы можно получить при более низкой температуре. чем термотропные кристаллы. Это позволяет варьировать взаимную ориентацию молекул мономера в широких пределах и реализовать цредпереходное состояние. В предпереходный период, когда система изотропна, создаются благоприятные кинетические условия и скорость роста цепи возрастает, что обусловлено гетерофазными флуктуациями. Последние реализуются в переходном состоянии в результате растворения жидкокристаллических структур при добавлении растворителя. Гетерофазные флуктуации выполняют роль зародышей жидких кристаллов. В жидком кристалле гетерофазные флуктуации возникают в виде микрокапель изотропной жидкости. На примере указанных выше мономеров было установлено, что по обе стороны фазового перехода возможно зарождение структурных элементов, ответственных за изменение кинетических условий образования полимера. При жидкофазной полимеризации такие условия не создаются. В образовании гетеро-фазных флуктуаций участвуют те же молекулярные единицы, что и при образовании жидкого кристалла. Кинетические эффекты, обусловленные спецификой структурообразования, проявляются лишь в том случае, когда сам мономер является компонентом, активно участвующим в образовании жидкокристаллических зародышей, либо взаимодействует с молекулами, принимающими участие в их образовании. Если мономер не образует жидких кристаллов или димерных комплексов с добавками, способными к образованию таких зародышей, то зародыши новой фазы еще не обусловливают возникновение кинетических эффектов. [c.53]

Приведенные данные по вторичному зародышеобразованию в растворах различных солей интересны прежде всего с точки зрения оценки значимости того или иного механизма зарождения новой фазы в присутствии кристаллов затравки. Судя по приведенным данным, они далеко не равнозначны. Очень большое число вторичных зародышей образуется за счет содержащихся на поверхности кристаллов мельчайших частиц твердой фазы. При АГ = 3 °С = 1000. При том же переохлаждении в результате прямых соударений образуется около 500 зародышей сульфата магния за 1 мин. Одно скольжение кристалла по поверхности в тех же условиях приводит к образованию примерно 6 зародышей и одно касание стеклянного стержня — 70. Сравнивая эти цифры, видим, что в момент введения примеси происходит интенсивное зародышеобразование. Из механизмов контактного зародыщеобразования наиболее эффективными представляются соударения при перемешивании. [c.65]

В практике часто встречаются процессы, в которых в исходном состоянии рабочая среда является однофазной, например в виде жидкости или газа (пара), а в ходе исследуемого процесса создаются условия для появления новой фазы в виде пузырьков или капель. Ниже кратко рассмотрены кипетические уравнения для описания зарождения центров (зародышей) пузырьков или капель, на межфазных границах которых происходит соответственно испарение или конденсация. Именно этими процессами определяется начальная стадия фазовых переходов в однофазных (в исходном состоянии) средах, например, в перегретых жидкостях (Ti> Ts(p)) или переохлажденном паре Тд<. Ts p)). [c.127]