Энергия свободная и ее роль в диффузионных процессах

Процессы диффузии определяют, например, образование зародышей, рост кристаллов, образование осадков, фазовые превращения в твердых телах, процессы спекания и протекание твердофазных реакций. При разрушении материалов (например, вследствие образования окалины или коррозии) явления диффузии также играют существенную роль. Стойкость различных материалов при повышенных температурах и в присутствии реакционноспособных газов (О2, Н2О) зависит в значительной степени от диффузии этих газов в основное кристаллическое вещество. Причины диффузии, т.е. ее движущие силы, можно объяснить законами термодинамики. Процессы диффузии возможны, если при этом уменьшается свободная энергия системы или повышается энтропия. Так как диффузионные процессы связаны с повышением энтропии, они необратимы (см. 6.3.1). Если система находится в равновесии, т.е. энтропия максимальна, то диффузия не может происходить самопроизвольно. Таким образом, процессы диффузии всегда происходят при отклонении от термодинамического равновесия. [c.232]

Диффузионное распространение пламени. Если химические и физические процессы, происходящие во многих (з частности, в воздушных) пламенах, таковы, что справедливость основных положений тепловой теории применительно к этим пламенам не вызывает сомнений, то, по-видимому, можно указать также и такие пламена, к которым эта теория заведомо неприменима. Выполнимость условия подобия поля температур и поля концентраций нужно рассматривать как наиболее общий критерий при менимости тепловой теории распространения пламени. Все формулировавшиеся различными авторами условия, определяющие возможность теплового механизма распространения пламени, в конечном итоге сводятся к этому критерию. Так, например, Бартоломе [347, 348, 1097] полагает, что тепловой механизм не осуществляется в горячих пламенах (температура выше 2500° К), где вследствие высокой степени диссоциации значительная часть освобождающейся в результате реакции энергии имеет форму химической энергии свободных атомов и радикалов, диффузия которых из зоны горения в свежую смесь, опережающая иодвод тепла, и является основной причиной распространения пламени. При этом Бартоломе исходит из того факта, что скорости распространения пламени в воздушных смесях, которые горят при температурах ниже 2400° К, обычно равны 30—70 см сек, в то время как скорости горения кислородных смесей (Г,. = 2700° К) составляют 400—1200 см сек. Ввиду того, что при температуре кислордиого пламени газ заметно диссоциирован, естественно возникает представление о связи между величиной Ыо и боль шой концентрацией атомов и радикалов — продуктов диссоциации горячего газа. По Бартоломе, в основе механизма распространения таких пламен лежит диффузия атомов (преимущественно атомов водорода) в холодную смесь, причем он полагает, что главная роль атомов заключается в их рекомбинации, которая сопровождается выделением больших порций тепла и которая, таким образом, способствует передаче тепла от горячего холодному газу 4 [c.616]

Для образования монолитного слоя покрытия необходимо са-мослипание частиц порошка в процессе оплавления на подложке, причем оно должно быть настолько полным, чтобы силы связи между частицами и местах контакта были близки к силам когезии в самих частицах. Процесс слипания частиц ускоряется при нагревании, так как увеличивается подвижность сегментов и самих макромолекул. В результате облегчаются диффузионные процессы. Но не только от них зависят скорость и полнота слипания. Большую роль в процессе самослипания порошковых полимеров играет величина свободной энергии поверхности частиц полимера. Существенное значение приобретает степень дисперсности порошка и поверхностное натяжение расплавленной капли. Скорость образования монолитного слоя покрытия зависит также от вязкости расплава. На рис. 9.8 показана схема растекания капли расплава при различных значениях вязкости и поверхностного натяжения. [c.301]

Важнейшая роль механической энергии нри метасоматозе обусловлена тем, что при формировании зональности происходит значительное перемещение компонентов в пространстве. Всякое перемещение вещества подчиняется в первую очередь физическим закономерностям, т.к. на это затрачивается механическая энергия и производится определенная работа. Непосредственно количество перемещения вещества определяется скоростями и иптепсивпостью ипфильтрациоппых и диффузионных процессов, которые в свою очередь зависят от физических условий вмещающей среды. В числе последних главнейшей является степень проницаемости пород. В условиях большего количества свободных пор и пустот значительно активизируется циркуляция водных растворов и диффузия. Все это приводит к тому, что в зонах повышенной пористости и трещиноватости за одно и то же время метасоматические процессы происходят более энергично с прпвпосом и выносом большего количества вещества, чем в зонах с малой проницаемостью пород. В последних просто физически невозможно за то же время осуществить перемещение через узкие капиллярные поры такое же количество вещества, как бы ни были насыщены ими растворы. В соответствии с этим в направлении к зонам повышенной [c.4]

Тот факт, что в процессе равновесного заряжения число агрегации может сильно измениться, создает неудобства для расчетов. Если мы хотим выделить электростатическую энергию мицеллы заданного размера, то необходимо выключить ее из диффузионного равновесия с раствором. Здесь, как и в предыдущей главе, мы приходим к необходимости использования фундаментальных уравнений типа (29.1), в которых собственно мц-целле приписываются другие значения химических потенциалов ( X ), чем в окружающей среде. Хотя мицелла внутри себя может быть равновесной, по отношению к раствору она играет роль лишь источника внешнего поля (по мере заряжения мицеллы это поле приобретает все более электрический характер). Особенностью нашего процесса заряжения будет то, что он проводится при закреплении не только общего числа каждого сорта частиц, но и чисел агрегации. Что касается неагрегиро-ванных ионов и. молекул, также влияющих на энергетику системы, то они свободно и равновесно распределяются по всему объему мицеллярной ячейки как в исходном, так и в конечном состоянии процесса заряжения. В этих условиях из (29.1), (28.33) — (28.36) и (28.46) получаем выражения для работы зарял<ения [c.158]