Механизм плавления твердого тела

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 15 из 26Следующая ⇒

▷ Похожие статьи

Механизм перехода твердого тела в жидкость можно объяснить изменением энергетического состояния твердого тела при нагрева­нии. При подведении к кристаллическому телу теплоты увеличива­ется энергия (амплитуда) колебаний его атомов, что приводит к по­вышению температуры и способствует возникновению в кристалле различных дефектов. Постепенный рост числа дефектов и их скопление характеризуют стадию "предплавления" (рис. 4.4.). С Достижением температуры плавления в кристалле создается крити­ческая концентрация дефектов.

Начинается плавление, т.е. кристаллическая решетка распадается на легкоподвижные субмикроскопические фрагменты. Подводимая в ^этот период теплота идет не на нагрев тела, а на разрыв межатомных связей и нарушение в кристалле дальнего порядка. Когда этот про­цесс завершится, твердое тело полностью превратится в жидкость. Температура, при которой возникает такое явление, есть температу­ра плавления.

С точки зрения термодинамики, при температуре плавления достигается равновесное состояние, т.е. состояние, при котором вы­равниваются энергии Гиббса твердой и жидкой фаз.

Рис. 4.4. Стадии фазового перехода твердого тела в жидкость при

нагревании

Для обычных условий, без учета сверхвысоких давлений, также влияющих на Т_т, следует считать температуру плавления одной из характеристических констант вещества.

Состав и температура плавления

Поскольку строительное материаловедение в основном рассматривает поликри­сталлические тела и сложные кристаллы, вызывает интерес влияние составляющих компонентов на температуру их плавления.

Это влияние представляется многофакторным и чрезвычайно сложным, так как при нагревании и плавлении даже простейшей двухкомпонентной системы необходимо рассматривать следующие возможные варианты:

-постоянство состава при фазовом переходе (конгруэнтное
плавление);

-образование нового соединения (инконгруэнтное плавление);

- разложение;

- образование твердых растворов, т.е. изоморфных смесей сме­шанных кристаллов;

- проявление полиморфизма одним или всеми компонентами.

Вещественный состав и температура плавления. Различные химические соединения имеют разную температуру плавления, что вполне очевидно. Однако во многих случаях прослеживается опре­деленная закономерность изменения температуры плавления в зави­симости от типа соединений. Так, для соединений одних и тех же металлов температура плавления повышается в последовательности металлы < оксиды < нитриды < карбиды и т.д.

Такую закономерность можно объяснить различием у этих со­единений типов химических связей и слабостью или прочностью их структуры (табл. 4.5.).

Тип химической связи и температура плавления материала

Этот фактор является основным при определении порядка (уровня) температуры плавления различных веществ и соединений. Отмечена тенденция повышения температуры плавления с усилени­ем химических связей в следующем порядке:

молекулярные кристаллы < кристаллы с металлической связью < ион­ные кристаллы <кристаллы с ковалентной связью.

Низкая температура плавления молекулярных кристаллов, к ко­торым можно отнести органические полимеры, объясняется тем, что, несмотря на ковалентный тип связи между частицами, образующими молекулы, межмолекулярное взаимодействие осуществляется сла­быми ван-дер-ваальсовыми силами (табл. 4.4.).

Таблица 4.5. Взаимосвязь тип соединения - тип химической связи – температура плавления

Познавательные статьи:



Психологические особенности спортивного соревнования

Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации

Занятость населения и рынок труда

Социальный статус семьи и её типология