Материаловедение поверхности и тонких пленок. Пичугин В.Ф. - 83 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

83
нем не учитывается работа, которая затрачивается на создание
поверхностного слоя, характеризуемого градиентом плотности.
Рассмотрим систему, состоящую из одного вещества,
находящегося в двух фазах, например твердой и жидкой. Перенесем
некоторое количество вещества из внутренних частей фаз на
поверхность их раздела (например, путем растекания жидкой капли по
поверхности кристалла). Если бы при этом переносе все свойства
обеих фаз совершенно не изменились, то такой перенос (без учета
действия сил тяготения) не потребовал бы затраты работы. Однако это
противоречит опыту, который показывает, что на создание
поверхности раздела необходимо затратить работу. Для устранения
данного противоречия Гиббс предложил считать, что свойства
вещества, находящегося в тонком слое вблизи поверхности раздела,
изменяются по сравнению с теми свойствами, которое оно имело,
находясь вдали от поверхности раздела. В случае чистого вещества
такое изменение свойств может быть связано только с изменением сил
взаимодействия атомов, обусловленного изменением межатомных
расстояний или направлений химических связей. Можно
предположить, что между двумя объемными фазами образуется новая
поверхностная фаза очень малой толщины, в пределе равной одному
межатомному расстоянию. Это изменение свойств в поверхностной
фазе определяется произведением химического потенциала на
величину, которая характеризует поверхностное уплотнение вещества
Г, именуемое адсорбцией.
Кроме того, на границе раздела действует сила поверхностного
натяжения; поэтому
Gs = + Г, (5.4)
Характеризуя поверхность раздела значением удельной свободной
поверхностной энергии, тем самым вводим критерий устойчивого
состояния поверхности при данных внешних условиях. Поскольку
наиболее устойчивое состояние определяется минимумом свободной
энергии, любой процесс, который приведет к ее снижению, должен
протекать самопроизвольно; так, например, самопроизвольно
происходит адсорбция примесей на поверхности, залечивание
царапин на гранях кристаллов и т. п.
Равновесная форма кристаллов. Общая свободная энергия каждой
данной фазы является суммой свободной энергии объема фазы и
свободной поверхностной энергии:
G
0бщ
= G
v
+G
s
.
Поскольку G
s
= S, то следует ожидать, что минимум общей
свободной энергии данной массы рассматриваемой фазы при данных

Страницы