物质相变ppt课件

1、物质相变物质相变小馋猫小馋猫1;.玻璃分相：玻璃分相：成核长大成核长大旋节分相旋节分相两种分相机理两种分相机理推动力推动力成核速率成核速率(晶核形成条件晶核形成条件)生长速率生长速率总结晶速率总结晶速率TIVPDIVT logu相图的热力学推导相图的热力学推导(自由能组成曲线自由能组成曲线)析晶析晶4331tuIVVV TuIVuIVA B2;.83 如果液态中形成一个边长为如果液态中形成一个边长为a的立方体晶核时，其自由焓的立方体晶核时，其自由焓 G将写成什么形式？求出此时晶核将写成什么形式？求出此时晶核的临界立方体边长的临界立方体边长 aK 和临界核化自由焓和临界核化自由焓 Ga，并并82

2、题比较，那一种形状的题比较，那一种形状的 G大，为什么？大，为什么？解：解：VGaG .6a32 对对 G求极值得：求极值得：03a12a02KK VGaG 即即：VKGa 423a32GVG 此此时时临临界界核核化化自自由由焓焓23K.3162r 28VKVGGG 可知为球形时，可知为球形时，由由比较得，比较得， Ga大。原因：立方体成核临界半径大，因而需要较高大。原因：立方体成核临界半径大，因而需要较高的临界核化自由焓。的临界核化自由焓。3;.85 由由A向向B转变的转变的相变中，单位体积自由焓变化相变中，单位体积自由焓变化 GV在在1000时为时为-419kJ/mol；在在900时为时为

3、-2093kJ/mol，设设AB间界面能为间界面能为0.5N/m求：求： (1) 在在900和和1000时的临界半径；时的临界半径； (2) 在在1000进行相变时所需的能量。进行相变时所需的能量。解：解：得得：由由VG 2r Knm478102093-0.52r 9003K 时时：nm238710419-0.52r 10003K 时时：得：得：由由23K.316G VG mN /102 . 1)10(-4190.5.316G 10008233K时时： 4;.补充练习补充练习 1、为什么在成核生长机理相变中，要有一点过冷或过热才能发生相变？什么情况下需要过冷，什、为什么在成核生长机理相变中，要

4、有一点过冷或过热才能发生相变？什么情况下需要过冷，什么情况下需要过热？么情况下需要过热？ 解：相变要自发进行，必须解：相变要自发进行，必须 GV H. T/T0 0进进行行。须须“过过冷冷”才才能能使使相相变变放放热热的的情情况况下下，系系统统必必即即在在相相变变过过程程必必须须，时时，为为使使当当 0,TT 0G0H)1(0 T进进行行。须须“过过热热”才才能能使使相相变变吸吸热热的的情情况况下下，系系统统必必即即在在相相变变过过程程必必须须，时时，为为使使当当 0,TT 0G0H)2(0 T5;.2、某种瓷釉组成中，晶体成核速率、某种瓷釉组成中，晶体成核速率IV与生长速率与生长速率u的曲线

5、如图所示，请问：的曲线如图所示，请问： (1) 为什么为什么u曲线在前，曲线在前， IV曲线在后？曲线在后？ (2) 这种瓷釉容易不容易析晶？为什么？这种瓷釉容易不容易析晶？为什么？ (3) 为使釉层获得厘米尺寸的大晶粒，应在什么温度下充分熔化？熔融后要在什么温度附近保温相为使釉层获得厘米尺寸的大晶粒，应在什么温度下充分熔化？熔融后要在什么温度附近保温相当长的时间？说明理由。当长的时间？说明理由。 80706050403020100速率速率uIV1300 1200 1100 1000 900 800 700 6;.3、下图是具有玻璃分相的相图，请绘出、下图是具有玻璃分相的相图，请绘出T1、T2

6、温度下的自由能温度下的自由能-组成曲线的大致形状，并由此分析产组成曲线的大致形状，并由此分析产生分相的原因。生分相的原因。T1T2TA B7;.4、下图是、下图是BaO-SiO2相图的一部分，在相图中选取相图的一部分，在相图中选取M和和N两个玻璃配方，其中：两个玻璃配方，其中：M：0.04 BaO-0.96SiO2 N: 0.10BaO-0.90SiO2在同样条件下将在同样条件下将M和和N的两种配料熔制得到均匀熔体，然后冷却到的两种配料熔制得到均匀熔体，然后冷却到800进行热处理，研究分相和性进行热处理，研究分相和性能之间的关系，设计两种情况：能之间的关系，设计两种情况： a. 性能随热处理的

7、改变，变化极快；性能随热处理的改变，变化极快； b. 性能随热处理的改变，变化较慢。性能随热处理的改变，变化较慢。你认为哪种配方的玻璃属你认为哪种配方的玻璃属a情况？哪种配方的玻璃属情况？哪种配方的玻璃属b情况情况?为什么？为什么？BaO28 24 20 16 12 8 4 0 SiO2180016001400120010008008;.5、用、用T温度时的温度时的自由能组成的自由能组成的“驼峰驼峰”曲线，分析下图中曲线，分析下图中M、N两种玻璃在分相处理时的分相机理两种玻璃在分相处理时的分相机理及其分相的特点。及其分相的特点。MNTabcd9;.6、在不均匀成核的情况下，成核的活化能与表面张

8、力有关，试讨论不均匀成核的活化能与接触角、在不均匀成核的情况下，成核的活化能与表面张力有关，试讨论不均匀成核的活化能与接触角 的关系。并证明当的关系。并证明当 900时，时， GK*是均匀成核活化能的一半。是均匀成核活化能的一半。)(.* fGGKK 4)cos1)(cos2()(2 f分析：分析：10;.填空题填空题 1、析晶过程分两个阶段，先、析晶过程分两个阶段，先_后后_。在析晶作用曲线上。在析晶作用曲线上_速率曲线在高温区。速率曲线在高温区。 2、玻璃分相的两种机理是、玻璃分相的两种机理是_机理和机理和_机理。前者分相时质点作机理。前者分相时质点作_扩散，分相速扩散，分相速率率_;后者

9、分相后具有后者分相后具有_结构，分相开始界面结构，分相开始界面_突变。突变。 3、将下面四个概念的序号、将下面四个概念的序号a、b、c、d分别填入各分相特点前的括号内。分别填入各分相特点前的括号内。 a. 稳定分相稳定分相 b.介稳分相介稳分相 c. 成核成核-长大分相长大分相 d. 旋节分相旋节分相 ( ) 第二相组成不随时间变化；第二相组成不随时间变化； ( ) 分相区在液相线上；分相区在液相线上； ( ) 分相开始界面呈弥散状，并逐渐明显；分相开始界面呈弥散状，并逐渐明显； ( ) 分相后具有液滴状孤立结构；分相后具有液滴状孤立结构； ( ) 分相速度慢；分相速度慢； ( ) 分相后的两相均为热力学介稳相；分相后的两相均为热力学介稳相； ( ) 有分相势垒；有分相势垒； ( ) 分相时质点作负扩散；分相时质点作负扩散； ( ) 分相区在液相线下分相区在液相线下; ( ) 0)(,22 PTCG