Главная Обратная связь

Дисциплины:






Теоретические основы работы



Кристаллизация – процесс перехода вещества из жидкого состояния в твердое. Процесс кристаллизации связан с выделением количества теплоты, равного теплоте плавления. Для химически чистых веществ процесс кристаллизации протекает при постоянной температуре, равной температуре плавления.

В процессе кристаллизации упорядочивается движение частиц жидкости, постепенно прекращается перемещение молекул, возникают связанные тепловые колебания относительно узлов кристаллической решетки.

Для начала кристаллизации необходимо, чтобы в жидкости имелись центры кристаллизации – неоднородности, вокруг которых начинается процесс образования твердой фазы. Если в жидкости отсутствуют центры кристаллизации, то она может быть охлаждена до температуры более низкой, чем температура кристаллизации. В обычных условиях это, как правило, не происходит.

Количество теплоты, которое необходимо отвести от единицы массы жидкости при температуре кристаллизации для перехода жидкости в твердое состояние, называется удельной теплотой кристаллизации lкр. Из первого начала термодинамики dQ = dU +dA следует

lкр = Uтв – Uж + р(Vтв – Vж) (1)

Здесь Uтв, Uж – внутренняя энергия единицы массы в твердом и жидком

состоянии;

Vтв, Vж – удельный объем твердой и жидкой фазы соответственно;

р – давление в процессе кристаллизации.

Поскольку при переходе из жидкого в твердое состояние объем олова практически не меняется, имеем р(Vтв – Vж) << Uтв – Uж. В этом случае

lкр » Uтв – Uж (2)

Энтропия – функция состояния термодинамической системы. Изменение энтропии в равновесном процессе равно отношению количества теплоты, сообщенного системе, к термодинамической температуре системы: .

Энтропия определяется с точностью до постоянной. Разность энтропий в двух состояниях при обратимом процессе равна:

(3)

Здесь dQ – элементарное количество теплоты, полученное или отданное

при бесконечно малом изменении параметров термодинамичес-

кой системы; Т – температура.

В процессе кристаллизации олово отдает тепло окружающей среде при Т = сonst. При этом количество теплоты, отданное среде:

Q = lкр ´ mo (4) Здесь mо – масса олова.

Так как Q – количество теплоты, отданное окружающей среде, то Q<0,

из (3) и (4) следует что:

или (5)

В процессе кристаллизации происходит упорядочивание структуры вещества, внутренняя энергия вещества уменьшается, что и приводит к уменьшению энтропии системы.





sdamzavas.net - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...