ВУЗ:
Составители:
Самопроизвольно идут только те термодинамические процессы, которые
приводят к уменьшению свободной энергии системы. (Свободная энергия F –
это изменяемая часть полной энергии системы.) С повышением температуры
металла его свободная энергия как в жидком, так и в твердом состоянии
снижается, но с разной скоростью: свободная энергия жидкого металла
снижается быстрее (рис. 2). Поэтому кривые зависимости свободной энергии от
температуры пересекаются при какой-то температуре T
S
. При любой
температуре ниже T
S
меньшим уровнем свободной энергии обладает твердый
металл, поэтому, если охладить расплав до температуры T
1
< T
S
, начнется
кристаллизация. И наоборот, при температурах выше T
S
устойчиво жидкое
состояние, поскольку жидкий металл имеет меньший уровень свободной
энергии. Значит, нагрев до T
2
> T
S
приведет к плавлению.
Рис. 2. Зависимости свободной энергии металла от температуры
Температура T
S
, при которой свободная энергия металла в твердом и
жидком состоянии одинакова, называется теоретической температурой
кристаллизации. При этой температуре жидкость и кристаллы находятся в
равновесии, поэтому металл одновременно находится и в жидком и в твёрдом
агрегатном состоянии.
Чтобы кристаллизация осуществилась, необходимо некоторое
переохлаждение относительно теоретической температурой кристаллизации. В
таком случае образование кристаллов дает выигрыш в свободной энергии, что и
является стимулом процесса. Поэтому на самом деле кристаллизация всегда
происходит при температуре ниже T
S
. Реальная температура кристаллизации
T
Р
всегда меньше теоретической. Разность между теоретической и реальной
температурой кристаллизации называется степенью переохлаждения ΔT:
ΔT = T
S
– T
Р
.
Измеряя температуру металла в процессе кристаллизации, можно
получить кривую охлаждения (рис. 3). Это график в координатах «температура
– время». На этой кривой имеется горизонтальный участок, соответствующий
Ts T
2
T
F
T
1
23
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 22
- 23
- 24
- 25
- 26
- …
- следующая ›
- последняя »
