Материаловедение поверхности и тонких пленок. Пичугин В.Ф. - 18 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

18
приводит к тому, что результирующее изменение свободной энергии
G отрицательно.
Концепция минимизации свободной энергии, как критерия
стабильности системы, так и направления изменений в реакции или
процессе – одна из центральных в материаловедении. Она используется
для термодинамического анализа химических реакций и анализа фазовых
превращений вещества. Особенно продуктивен этот подход для анализа
процессов вакуумного напыления, диффузионных процессов в тонких
пленках и др.
В качестве примера, рассмотрим химическую реакцию,
включающую 3 вещества A, B и C. В общем виде она может быть
записана:
CBA cba
. (1.50)
Изменение свободной энергии реакции
BAC
bGaGcGG
, (1.51)
где a,b,c стехиометрические коэффициенты. Свободная энергия
реагентов или продуктов реакции дается в виде
iii
aRTGG ln
0
, (1.52)
где
R – универсальная газовая постоянная и
0
i
G
- свободная энергия
продукта реакции в стандартном состоянии. Для твердых тел это
стабильный чистый материал при давлении P = 1 атм и Т = 298 К.
Активность a
i
может рассматриваться как эффективная
термодинамическая концентрация и отражать изменение свободной
энергии реагентов, когда они не в стандартном состоянии.
Подстановка уравнения (1.51) в (1.52) приводит к
b
B
a
A
c
C
aa
a
lnRTGG
0
, (1.53)
где
.
0000
BAC
bGaGcGG
, (1.54)
Если система находится в состоянии равновесия G = 0 и все a
i
также в состоянии равновесия, т.е. a
i(eq)
, тогда:
b
eqB
a
eqA
c
eqC
aa
a
RTG
)()(
)(
0
ln0
(1.55)
или
, (1.56)

Страницы