из хи. Расчет тепловых эффектов химических реакций по уравнению Кирхгофа
 Скачать 199 Kb.
|
|
Носонбаев А.А. Билет 4 №1 Расчет тепловых эффектов химических реакций по уравнению Кирхгофа Для расчета тепловых эффектов химической реакции при любой температуре уравнение Кирхгофа интегрируют:  ,  ; ; . При этом получают следующие уравнения для расчета тепловых эффектов химической реакции при любых температурах: 1.При ΔСр = const  . 2.При   №2 Теория зародышеобразования 1. Явление зародышеобразования Термодинамические основы диффузионного зарождения новой фазы при различных превращениях (газ – жидкость, газ – кристалл, жидкость – жидкость, жидкость – кристалл и кристалл – кристалл) идентичны, поскольку в каждом случае образуется поверхность, разделяющая фазы с различными свойствами. Зарождение новой фазы рассмотрим на примере образования кристаллической фазы из жидкой, что считается основным процессом при получении кристаллов. В этом случае явление зародышеобразования может быть определено как образование дисперсных кристаллов, способных расти внутри собственного расплава. Традиционно рассматривают два вида возникновения зародышей кристаллической фазы: гомогенное и гетерогенное. 2. Гомогенное зародышеобразование Гомогенное зародышеобразование твердой фазы происходит, когда зародыш ее свободно образуется в объеме охлаждаемой жидкости. Движущая сила зарождения новой фазы – переохлаждение: ΔT = Te – T, где Te – равновесная температура кристаллизации, T – температура расплава. Равновесной температурой кристаллизации чистого вещества или конгруэнтноплавящегося соединения является температура плавления. При обычном нагреве плавление всегда начинается с поверхности, и поэтому перегреть кристаллическое тело не удается, так как все дополнительно подводимое тепло расходуется на фазовое превращение. Перегрев кристалла может быть достигнут при сильно неравновесном процессе нагрева, например, при мощном лазерном нагреве малоразмерного образца, когда скорость нагрева тела превосходит скорость фазового превращения. 2.1. Образование критического зародыша Любой новой фазе системы соответствует зародыш критического размера, до образования которого существование новой фазы термодинамически невыгодно, так как требует увеличения свободной энергии системы. Изменение свободной энергии Гиббса DG (работа гомогенного зародышеобразования), связанное с возникновением докритического зародыша при T< Te, является разностью между свободной энергией поверхности раздела 4pr2ssL, необходимой для образования новой границы между твердой и жидкой фазами, и изменением объемной свободной энергии двух фаз (4 / 3)pr3DGv. Для сферической частицы радиуса r это изменение имеет вид DG = 4pr2ssL – (4 / 3)pr3DGv, где DGv = kdsDT / Te, k = - Нпл – удельная теплота кристаллизации; ds – плотность твердой фазы; ssL – поверхностная плотность энергии (поверхностное натяжение) на границе кристалл – расплав; DGv – разность объемных плотностей свободной энергии новой и старой фаз. 2.1.1. Размер критического зародыша Гомогенное зародышеобразование и дальнейший рост частицы происходит в том случае, если ее радиус превышает некоторое критическое значение r*. После этого рост зародыша сопровождается непрерывным уменьшением свободной энергии. Критический размер r* соответствует условию максимума величины G: (G / r)|r=r* = 0, r* = 2ssLTe / dsΔT. Подстановка критического размера в уравнение для G даст нам величину работы гомогенного образования критического зародыша: G* = (16/3)SL3(Te / dsΔT )2.  №3
|
