Материаловедение поверхности и тонких пленок. Пичугин В.Ф. - 111 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

111
появляется новая фаза. Процесс, известный как зародышеобразование
происходит на ранних стадиях фазовых превращений.
Простая модель зародышеобразования, прежде всего,
рассматривает процессы образования стабильного зародыша с
позиций термодинамики. Если зародышеобразование возможно,
обычно стараются определить темп зародышеобразования
N
, т.е.
число стабильных зародышей, образующихся в единице объема в
единицу времени.
Рассмотрим процесс гомогенного зародышеобразования
сферической, радиусом r твердой фазы из пересыщенного пара. В
подобном процессе газ – твердое тело переход сопровождается
уменьшением свободной химической энергии системы, определяемым
уравнением
V
Gr 34
3
, где G
V
соответствует изменению свободной
химической энергии системы на единицу объема. Для реакции
конденсации, пар твердое тело
S
V
B
V
S
B
V
P
P
Tk
P
P
Tk
G lnln
(5.38)
где P
S
– давление пара над твердым телом, P
V
– давление
пересыщенного пара и - атомный объем. Более полезно
представить уравнение 5.37 следующим образом
STkG
BV
1ln
, (5.39)
где S - перенасыщение пара, определяемое как
SSV
PPP
.
В отсутствии
перенасыщение, S = 0 и G
V
= 0
так, что зародышеобразование
невозможно. В нашем примере,
однако, P
V
> P
S
и G
V
отрицательно, что соответствует
уменьшению энергии.
Одновременно формируются
новые поверхности и границы
раздела. Это приводит к
увеличению поверхностной
свободной энергии системы, что
задается уравнением
2
4 r
, где
- поверхностная энергия границы
раздела твердое тело – пар на
единицу поверхности. Полное изменение свободной энергии при
зародышеобразовании задается уравнением
Рис. 5.15. Изменение свободной
энергии (G) в зависимости то
размера (r) нестабильного
кластера (r* > r) и стабильного
зародыша (r > r*): r* –
критический размер зародыша, G*
- барьер критической свободной
энергии для зародышеобразования.

Страницы