8.10: Криві охолодження

Last updated
Save as PDF

Page ID: 21150

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Метод, який використовується для відображення меж фаз на фазовій діаграмі, полягає в вимірюванні швидкості охолодження для зразка відомого складу. Швидкість охолодження буде змінюватися в міру того, як зразок (або якась його частина) почне зазнавати фазової зміни. Ці «розриви» з'являться як зміни нахилу в кривій температура-час. Розглянемо бінарну суміш, для якої діаграма стану наведена так, як показано на малюнку\(\PageIndex{1A}\). Крива охолодження зразка, яка починається при температурі і складі, заданих точкою а, показана на малюнку\(\PageIndex{1B}\).

Малюнок\(\PageIndex{1}\): (А) охолодження двокомпонентної системи від рідини до твердої речовини. (B) Відповідна крива охолодження для цього процесу.

Коли зразок охолоджується з точки а, температура буде зменшуватися зі швидкістю, визначеною складом зразка, і геометрією експерименту (наприклад, очікується більш швидке охолодження, якщо зразок має більшу площу поверхні, що піддається впливу більш холодного оточення) і різниця температур між зразком і околиці.

Коли температура досягне такої в точці b, якась тверда сполука B почне утворюватися. Це призведе до уповільнення охолодження через екзотермічного характеру твердого освіти. Але також зміниться склад рідини, стаючи багатшими сполукою А, оскільки B видаляється з рідкої фази у вигляді твердої речовини. Це триватиме до тих пір, поки рідина не досягне складу в евтектичній точці (точка c на схемі.)

Коли температура досягне такої в точці c, обидва з'єднання А і В застигнуть, а склад рідкої фази залишиться постійним. Таким чином, температура перестане змінюватися, створюючи те, що називається евтектичною зупинкою. Після того, як весь матеріал затвердіє (у час, зазначений точкою c '), охолодження продовжиться зі швидкістю, визначеною теплоємністю двох твердих тіл A і B, складом і (звичайно) геометрією експериментальної установки. Вимірюючи криві охолодження для зразків різного складу, можна зіставити всю фазову діаграму.