Основы термодинамики фазовых равновесий двойных и тройных сплавов. Минаев А.М - 8 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Индивидуальные задания к занятию 2
2.1. Газ имеет начальный объем V
0
при Т
1
; расширяется в пустоту изотермически до V
1
= 2V
0
. Определить
изменение энтропии методом классической термодинамики.
2.2. Газ состоит из N молекул и находится по одну сторону перегородки, разделяющей сосуд пополам. Пе-
регородку убирают, и газ изотермически расширяется в пустоту. Определить энтропию начального и конечного
состояния системы и изменение энтропии.
2.3. Кристалл имеет N узлов в решетке, при нагреве от Т = 0 до Т
1
образовалось n-вакансий. Определить
изменение конфигурационной энтропии S
к
.
2.4. Кристалл металла А содержит N узлов. Определить изменение энтропии при образовании твердого
раствора металла B в А. Количество атомов А пусть равно r или в атомных долях
N
r
N
A
=
, а количество атомов
B равно (N – r) или в атомных долях
()
()
AB
N
N
rN
N −=
−
= 1 .
2.5. Сосуд разделен перегородкой пополам. В каждой половине находится по N/2 разных молекул (в одной
половине атомы A, в другой – атомы B). Перегородку убирают – происходит диффузионное "смешивание" двух
газов при Т = const. Определить изменение энтропии.
2.6. При воздействии силового поля на кристалл частота колебаний атомов увеличилась от ω
0
до ω
1
. Опре-
делить изменение колебательной энтропии и знак ∆S.
2.7. Определить колебательную энтропию кристалла, имеющегоN
0
атомов (ячеек кристалла) и находяще-
гося в равновесном состоянии при Т = const.
Указание: разрешенные энергии атомов ε
0
, ε
1
, ε
2
, ..., ε
n
. Энергию ε
0
могут иметь
0
η атомов, энергию ε
1
–
1
η , ..., ε
n
–
n
η .
2.8. Спекание порошковой заготовки состава 50 % ат. Fe + 50 %ат. Ni. Определить изменение конфигура-
ционной энтропии при образовании гомогенного раствора.
2.9. Как изменится свободная энергия и энтропия, если кристалл поместить в электрическое поле (после
установления равновесия с окружающей средой)?
2.10. Как и за счет чего изменяется энтропия кристалла при нагреве?
2.11. Чему равна колебательная энтропия кристалла при Т = 0 К (а полная энтропия)?
2.12 Определить конфигурационную энтропию при образовании раствора 20 % Zn в меди.
2.13. Определить конфигурационную энтропию при образованиитвердого раствора 5 % Zn, 2 % Ni в меди.
2.14. Как изменится концентрация вакансий в меди, если образуется твердый раствор цинка в меди (при
равной температуре)?
2.15. Оценить равновесную концентрацию вакансий в чистом металле. Как изменится конфигурационная
энтропия по сравнению с бездефектным кристаллом.
Занятие 3
ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА ФАЗОВЫХ РАВНОВЕСИЙ В ДВОЙНЫХ СПЛАВАХ
При анализе фазовых равновесий чаще пользуются понятием "свободная энергия" системы F, а не энтро-
пией S. Обе эти функции связаны друг с другом. Каждую из них нельзя изменить отдельно по своему желанию.
Если энтропия растет, то свободная энергия системы должна снижаться. Любая система, находящаяся в равно-
весии, стремится к минимуму свободной энергии (к максимальному значению энтропии). С повышением тем-
пературы свободная энергия уменьшается.
В равновесных диаграммах состояния фазами обычно являются жидкие и твердые растворы и химические
соединения. В изотермических условиях зависимость свободной энергии от химического состава представляет
кривую, обращенную выпуклостью вниз (рис. 4). Величина кривизны этой зависимости определяется характе-
ром взаимодействия атомов компонентов в этой фазе.

Страницы