Фазовая диаграмма состояния (1). Дифениламин нафталин

• Название: Дифениламин нафталин
• Дата: 20.12.2021
• Размер: 62.5 Kb.
• Имя файла: Фазовая диаграмма состояния (1).doc
• Тип: Документы; #311544

Построение фазовой диаграммы состояния

системы “дифениламин – нафталин” методом термического анализа



Сплавами называют сложные вещества, полученные сплавлением нескольких элементов. При изменении температуры и концентрации компонентов в сплавах в этих словах происходит существенные фазовые и структурные изменения, которые можно наглядно проследить с помощью диаграмм состояния, представляющих собой графическое изображение состояния сплавов. Диаграммы состояния обычно строят экспериментально.
Общие закономерности сосуществования равновесных фаз определяются правилом фаз Гиббса:

С=К+Р-Ф,

где С – число степеней свободы, К – число компонентов, Ф – число фаз.

Для металлических сплавов внешним фактором является только температура, т.е. Р=1,

С=К+1-Ф.
В работе необходимо:

• 
  Построить кривые охлаждения для смесей дифениламина и нафталина с различным соотношением компонентов;
  
• 
  Провести анализа построенных кривых охлаждения и определить температуры фазовых переходов для исследованных смесей;
  
• 
  Построить фазовую диаграмму состояния системы “дифениламин – нафталин” по полученным экспериментальным данным;
  
• 
  Провести полный анализа построенной диаграммы: расставить фазы, рассчитать число степеней свободы в 5 точках диаграммы состояний (на линии солидус, ликвидус, при температуре плавления нафталина и дифениламина,
  
• 
  Рассчитать значения активностей нафталина для сплавов, содержащих 90,70,50% нафталина и теплоту плавления дифениламина.
  

Изучали комплект из 11 ампул, содержащих смеси дифениламина и нафталина различного состава (от 10 до 90 масс. %), а также ампулы с чистым дифениламином и чистым нафталином. Каждую ампулу охлаждали от температуры жидкого состояния до температуры затвердевания. Температуру записывали через 1 минуту. Полученные значения температур приведены в таблице 1.

Таблица 1

Изменение температуры от времени при охлаждении сплавов

Температура для ампулы № № измерения	0% Нафт- алина	10% Нафта- лина	20% Нафта- лина	30% Нафта- лина	40% Нафта-лина	50% Нафта-лина	60% Нафта-лина	70% Нафта-лина	80% Нафта-лина	90% Нафта-лина	100% Нафта-лина
1	86,6	80,2	87,8	83,7	82,9	82,2	81,4	81,8	79,3	84,1	81,2
2	80,8	71,9	77,5	74,4	73,7	77,6	78,0	80,3	71,1	78,7	73,6
3	74,6	69,4	68,1	65,6	64,8	68,4	68,8	71,6	62,8	69,5	74,2
4	73,6	65,4	65,2	60,9	57,5	60,3	60,2	63,1	55,8	60,8	71,0
5	71,0	60,2	60,0	54,8	53,6	53,6	52,6	56,0	50,1	53,9	63,4
6	64,1	55,0	55,1	50,1	49,3	47,9	46,8	50,2	45,5	48,3	57,0
7	58,3	50,7	50,7	46,6	45,7	43,5	42,2	45,2	41,5	43,7	52,1
8	53,3	47,0	47,0	43,2	43,1	39,8	38,5	41,4	38,5	40,0	47,9
9	48,9	43,8	43,9	40,4	40,8	37,2	35,5	38,4	36,0	38,0	44,2
10	45,1	41,0	41,2	38,0	38,5	36,0	33,2	35,9	34,0	38,9	41,0
11	41,7	38,6	38,9	35,9	36,6	35,3	31,3	33,8	32,3	37,3	38,1
12	38,5	36,3	36,9	34,2	35,0	34,3	29,9	32,1	31,0	35,8	35,5
13	35,9	34,4	34,9	32,8	33,6	33,2	29,1	30,7	29,8	34,4	33,3
14	33,5	32,7	33,3	32,7	32,4	32,2	29,1	29,5	28,9	34,4	31,5

По данным таблицы 1 постройте кривые охлаждения. На основании анализа кривых охлаждения (найдите перегибы графика и температурные остановки) постройте диаграмму состояния: Дайте характеристику полученной диаграммы состояния.

Для систем, в которых из жидкости выделяется чистый твердый растворитель, состав жидкого сплава X_i и температура начала выделения кристаллов T_s связаны уравнением:

, (1)

где X_i – мольная доля i-го компонента;

Н_пл – мольная теплота плавления этого компонента;

Т_пл – температура плавления чистого компонента.

Уравнение (1) справедливо, если расплав – идеальный раствор. Для реальных растворов его можно переписать в виде

, (2)

где a_i – термодинамическая активность i-го компонента.

Для нафталина (С₁₀Н₈) Н_пл = 19000 Дж/моль.

Рассчитайте значения активностей нафталина для сплавов, содержащих 90 %, 70 %, 50 % нафталина и теплоту плавления дифениламина.
Контрольные вопросы

1. Как определить составы соответствующих фаз для различных систем?

2. Как рассчитать массу каждой фазы и массу каждого компонента в каждой фазе?

3. Как определить число термодинамических степеней свободы в различных точках фазовой диаграммы?

4. Какие превращения возможны при кристаллизации?

5. Какие простейшие фазовые диаграммы Вам известны?

6. Какие особенности могут появиться на кривой охлаждения. если имеют место эффекты переохлаждения?

7. Как нарисовать кривую термического нагрева?

8. Масса сплава с 30 % нафталина равна 200 г. Найдите массу жидкой фазы при температуре

Т = 35 C.