Luận văn tốt nghiệp GVHD : ThS - GVC Trần Minh Qù
Sinh viên thực hiện : Quách Khả Quang Trang
1
MỤC LỤC
Lời cảm tạ Error! Bookmark not defined.
Mục lục 1
Phần mở đầu 2
1. Lý do chọn đề tài : 2
2. Giả thuyết của đề tài : 3
3. Phương pháp nghiên cứu đề tài 3
4. Tiến trình thực hiện đề tài : 3
Phần nội dung 4
Chương 1 : Đại cương về lý thuyết chuyển pha 5
1.1. Khái niệm pha : 5
1.2. Khái niệm chuyển pha : 5
1.3. Đặc trưng chung cho các quá trình chuyển pha : 6
1.4. Những pha và chuyển pha quan trọng trong vật lý học 7
1.5. Các phương pháp nghiên cứu chuyển pha 7
1.6. Sự cân bằng pha 10
1.7. Đồ thò pha 14
Chương 2 : Các quá trình chuyển pha 17
2.1. Chuyển pha loại một 17
2.1.1. n nhiệt trong chuyển pha : 17
2.1.2. Phương trình cơ bản của chuyển pha loại một 19
2.1.2.1. Thiết lập phương trình Clapeyron - Clausius 20
2.1.2.2. Ý nghóa và ứng dụng của phương trình 22
2.1.3. Một số quá trình chuyển pha loại một 23
2.1.3.1. Chuyển hóa đa hình : 23
2.1.3.2. Sự nóng chảy và hóa rắn của chất nguyên chất : 25
2.1.3.4. Sự hóa hơi và thăng hoa của chất nguyên chất : 28
2.2. Chuyển pha loại hai 28
pha” để nghiên cứu.
Với đề tài này tôi chỉ đi sâu nghiên cứu hai loại chuyển pha cơ bản đó là
chuyển pha loại một và chuyển pha loại hai. Cụ thể là thiết lập được các phương
trình tổng quát của chúng và vận dụng các phương trình đó để giải thích một số
hiện tượng biến đổi trạng thái của vật chất. Nếu điều kiện cho phép, tôi sẽ
nghiên cứu tiếp các loại chuyển pha bậc cao hơn (chuyển pha loại ba, chuyển
pha loại bốn…) và những vấn đề có liên quan để xây dựng thành một lý thuyết
hoàn chỉnh, thống nhất.
Luận văn tốt nghiệp GVHD : ThS - GVC Trần Minh Qù
Sinh viên thực hiện : Quách Khả Quang Trang
3
2. GIẢ THUYẾT CỦA ĐỀ TÀI :
Chúng ta giới hạn xét những sự thay đổi trạng thái hay còn gọi là những sự
chuyển pha đơn giản của một nguyên chất, đó là sự cân bằng giữa chất lỏng và
chất khí, giữa chất lỏng và chất rắn, giữa chất rắn và chất khí.
Mỗi pha của chất nghiên cứu là thuần nhất, nghóa là các đại lượng đều có
giá trò như nhau đối với mỗi điểm của pha nghiên cứu.
Chúng ta sẽ dùng kí hiệu (h) để chỉ tất cả các đại lượng của pha hơi, kí hiệu
(l) để chỉ các đại lượng của pha lỏng và kí hiệu (r) để chỉ các đại lượng của pha
rắn.
3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI.
Đề tài nghiên cứu dựa trên cơ sở phân tích những tài liệu có liên quan, từ đó
nhận xét đánh giá dựa trên sự hướng dẫn của giáo viên hướng dẫn.
Đồng thời kết hợp với các phép tính vi phân, tích phân… và các phép tính
toán khác có liên quan để làm sáng tỏ những lập luận trong luận văn.
4. TIẾN TRÌNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI :
Đề tài được thực hiện trong khoảng thời gian là sáu tháng :
Đầu tháng 10 nhận đề tài :
Từ tháng 10 đến cuối tháng 11 nghiên cứu đề tài và tìm tài liệu có liên quan
để xây dựng đề cương tổng quát.
biến thể của nước đá, các dạng thù hình khác nhau của phốt
pho)…
Vì lẽ đó lý thuyết chuyển pha đã dần dần tách khỏi vật
lý thống kê, trở thành một ngành độc lập và được nhiều
người nghiên cứu.
Luận văn tốt nghiệp GVHD : ThS - GVC Trần Minh Qù
Sinh viên thực hiện : Quách Khả Quang Trang
5
CHƯƠNG 1 :
ĐẠI CƯƠNG VỀ LÝ THUYẾT CHUYỂN PHA
1.1. KHÁI NIỆM PHA :
Theo quan điểm nhiệt động lực học, “pha” là tập hợp những phần tử
đồng nhất có tính chất vật lý và hóa học như nhau. Hệ chỉ có một pha gọi là hệ
đồng tính hay hệ “một pha”. Tính chất vó mô của hệ đồng tính tại mọi điểm đều
giống nhau. Nếu hệ có hai pha trở lên thì được gọi là hệ dò tính hay hệ “nhiều
pha”.
Các pha khác nhau được phân biệt với nhau theo tính chất vật lý của nó.
Đôi khi người ta cũng phân biệt bằng cơ học, giữa các pha có tồn tại biên phân
chia.
Những vật chất khác nhau có trong hệ tạo thành pha được gọi là những
thành phần của hệ. Thông thường người ta chỉ nghiên cứu chuyển pha trong hệ
một thành phần hoặc hệ hai thành phần. “Phần“ ở đây được hiểu theo nghóa
rộng vì trong nhiều trường hợp chúng không phân cách với nhau về không gian.
Hai pha có thể tồn tại trong cùng một không gian của hệ.
Nếu đi sâu vào nghiên cứu cấu trúc vi mô của hệ ta thấy rằng giữa pha
của vật chất và cấu trúc vi mô của hệ có mối liên hệ với nhau. Vì cấu trúc của
giống nhau đối với các hệ khác nhau).
Do có những đặc điểm chung như vậy nên hiện tượng chuyển pha đã là
đối tượng của các nhà nghiên cứu trong nhiều lónh vực khác nhau : Vật lý chất
rắn, chất lỏng, chất khí, hạt nhân, hạt cơ bản, vật lý sinh học trong những năm
gần đây cả những nhà toán học và xã hội học cũng quan tâm nghiên cứu chuyển
pha.
1.4. NHỮNG PHA VÀ CHUYỂN PHA QUAN TRỌNG TRONG VẬT
LÝ HỌC
Khi nghiên cứu đến chuyển pha ta cần lưu ý đến một số pha và chuyển
pha quan trọng như sau :
+ Chuyển pha với sự thay đổi thể : hóa hơi, ngưng tụ, kết tinh,
+ Dạng biến thể kết tinh : Chuyển pha liên hệ với sự thay đổi cấu trúc
mạng tinh thể của cùng một chất. Chuyển pha này chỉ xảy ra trong chất rắn.
Luận văn tốt nghiệp GVHD : ThS - GVC Trần Minh Qù
Sinh viên thực hiện : Quách Khả Quang Trang
7
+ Chuyển pha sắt điện : Nhóm vật chất mà trong đó khi không có điện
trường ngoài, trong một khoảng nhiệt độ nhất đònh tồn tại một trật tự nào đó của
các mômen lưỡng cực điện nguyên tố ( độ điện hóa tự phát ) gọi là các chất sắt
điện. Khi nhiệt độ đủ lớn, chuyển động nhiệt làm mất sự phân cực điện tự phát,
xảy ra sự chuyển pha, tạo thành pha thuận điện.
+ Chuyển pha sắt từ : Nhóm vật chất đặc trưng bằng độ từ hóa cả khi
không có từ trường ngoài, gọi là chất sắt từ. Chuyển pha từ sắt từ sang thuận từ
ứng với sự phá vỡ trật tự của các mômen từ nguyên tử.
+ Chuyển pha sắt điện từ : Nhóm vật chất mà ở khoảng nhiệt độ nhất đònh,
quan sát được cả độ điện hóa tự phát và độ từ hóa tự phát gọi là chất điện từ.
Nói chung có hai điểm ( nhiệt độ) chuyển pha, sự phân cực điện và phân cực từ
không độc lập mà phụ thuộc lẫn nhau.
+ Pha siêu dẫn, siêu chảy : Khi hạ nhiệt độ xuống tới một nhiệt độ nhất
đònh nào đó thì điện trở của một số kim loại đột ngột bằng không, dưới nhiệt độ
T
TT
ε)
r
r
(k
−
=<<=
ρ
(1)
Trong đó r
o
là bán kính tương tác giữa hai phân tử, r là khoảng cách trung
bình giữa hai phân tử, T
C
là nhiệt độ tới hạn. Giá trò của hệ số k tùy thuộc vào
hệ khảo sát. Ví dụ, đối với hệ siêu dẫn nhiệt độ thấp k~ 10
-14
, hệ secnhet điệnk~10
-4
, hệ sắt từ k~ 10
-2
. Chúng ta thấy đối với hệ siêu dẫn nhiệt độ thấp hệ số
k rất nhỏ và kết quả của phương pháp trường trung bình khá tốt ngay khi nhiệt
độ T tiến sát tới T
C
, trong khi đối với chuyển pha sắt từ T phải rất xa T
lim
0ε
=
→
(4)
Qui luật biến thiên của f(ε) ở lân cận điểm tới hạn phụ thuộc vào η.
Thực vậy từ công thức f(ε) = Aε
η
chúng ta thấy η > 0 thì f(ε) tiến tới 0 khi
ε tiến tới 0; khi η < 0 thì f(ε) tiến tới vô cùng khi ε tiến tới 0; khi η = 0 thì
Luận văn tốt nghiệp GVHD : ThS - GVC Trần Minh Qù
Sinh viên thực hiện : Quách Khả Quang Trang
9
f(ε) có thể có nhiều dạng khác nhau : f(ε) có thể là hàm giải tích của ε, có thể
có gián đoạn hoặc bước nhảy hữu hạn, có thể tỷ lệ với
(
)
εlnf
, có thể tỷ lệ với
j
η
εconst −
trong đó :
(
)
ln
ε
ε/εfln
limjη
jj
=
∂
∂
ε
λ
(7)
vì mômen từ được xác đònh bởi công thức
0H
H)G/(M
→
∂
∂
−
=
(8)
biểu thức (7) có thể viết lại
),()HλM(ε
ba1b
HM
ε
λ
λ
=
−
(9)
chọn
a/1
)/1( ελ = cho H = 0, chúng ta được :
γ
có quan hệ sau :
α
+2
β
+
γ
=2 (12)
biểu thức (12) gọi là bất đẳng thức Rushbrooke.
Các chỉ số tới hạn có thể dễ dàng xác đònh bằng thực nghiệm, từ đó có thể
khẳng đònh tính đúng đắn của lý thuyết.
1.6. SỰ CÂN BẰNG PHA
1.6.1. Điều kiện cân bằng hai pha
Như ta đã biết điều kiện để một hệ ở trạng thái cân bằng là nhiệt độ và
áp suất của hệ phải như nhau ở mọi phần của hệ. Trong trường hợp hệ có hai
pha tồn tại ở trạng thái cân bằng với nhau thì nhiệt độ và áp suất của hai pha
cũng phải như nhau, ta có :
T
1
= T
2
; P
1
= P
2
(13)
chỉ số phía dưới chỉ pha.
Ngoài ra còn một điều kiện nữa. Để dẫn ra chúng ta xuất phát từ điều
kiện cực tiểu của hàm thế nhiệt động Gibbs G, khi hệ cân bằng thì dG = 0.
2
2
1
1
=
+
Luận văn tốt nghiệp GVHD : ThS - GVC Trần Minh Qù
Sinh viên thực hiện : Quách Khả Quang Trang
11
Cuối cùng:
2
1
µ
µ
=
Với các biến số P và T,
µ
là hàm của P và T, do đó phương trình
),(),(
21
TPTP
µ
µ
=
xác đònh sự phụ thuộc của P vào T. Trên giản đồ (P,T)
phương trình trên cho ta một đường gọi là đường cong cân bằng pha. Ở hai phía
của đường cong là trạng thái của hai pha. Các trạng thái nằm trên đường cong là
trạng thái đồng thời cùng tồn tại hai pha. Sự chuyển từ pha I sang pha II và
=
=
(16c)
Với các biến P và T, hai phương trình (16c), đồng thời xác đònh một điểm
đó thoả mãn điều kiện cân bằng ba pha gọi là điểm ba M, là điểm ứng với trạng
thái cân bằng tại đó tồn tại đồng thời tồn tại ba pha. Đối với các pha rắn, lỏng và
khí của một chất : đường cong cân bằng pha lỏng – khí tận cùng ở K : trạng thái
K là trạng thái tới hạn. Chuyển pha qua các đường cong cân bằng kèm theo
biến thiên trạng thái đột ngột, nghóa là chuyển pha không liên tục : đó là các
chuyển pha rắn – lỏng, rắn – khí, lỏng – khí và ngược lại ở T<T
k
.
Với T>T
k
có
thể chuyển pha lỏng - khí liên tục (hình 2).
P
Pha I
Pha II
II
0
T
Hình 1
Luận văn tốt nghiệp GVHD : ThS - GVC Trần Minh Qù
Sinh viên thực hiện : Quách Khả Quang Trang 21
2
2
2
1
2
1
2
1
1
1
(17)
Trong đó
j
i
µ là thế hóa học của cấu tử thứ i trong pha thứ j. Hệ phương
trình trên ta gọi là hệ phương trình xác đònh cân bằng pha. Hệ gồm n(r-1) phương
trình. Để hệ có nghiệm thì số biến phải không nhỏ hơn số phương trình. Vậy có
bao nhiêu ẩn số ?
lỏng rắn K
M khí
0
Trong đó N là số hạt toàn phần của hệ coi như cho trước nên chỉ có (n-1)
biến N
i
là độc lập. Vậy ứng với một pha thì G là hàm của T, P và của (n-1) biến
N
i
. Mặt khác ta có :
dG = - SdT + VdP +
∑
=
n
1i
ij
dNμ NP, ,T,
i
j
j
N
G
μ
Nếu thay đổi áp suất thì nhiệt độ biến đổi pha thay đổi, hoặc ngược lại nếu thay
đổi nhiệt độ thì áp suất để gây ra sự biến đổi pha cũng phải thay đổi. Nói cách
khác sự biến đổi pha xảy ra với một sự liên quan rất chặt chẽ giữa áp suất và
nhiệt độ. Sự phụ thuộc này có thể được biểu diễn bằng đồ thò gọi là đồ thò pha,
trên trục hoành ghi giá trò nhiệt độ và trên trục tung ghi giá trò của áp suất.
Bất kỳ một sự biến đổi pha nào cũng có
thể biểu thò bằng một đồ thò pha. Chẳng hạn đồ
thò trên hình 3 biểu diễn sự biến đổi từ pha lỏng
sang hơi hay nói đúng ra là biểu diễn mối liên
quan phụ thuộc giữa áp suất và nhiệt độ để xảy
ra sự hóa hơi. Đường cong S nối liền tất cả các
điểm trên đồ thò ứng với những giá trò của áp
suất và nhiệt độ xảy ra biến đổi pha được gọi là
đường cong biến đổi pha. Nói cách khác đường
cong S xác đònh điều kiện áp suất và nhiệt độ để
làm cho chất lỏng và hơi cùng tồn tại một cách
cân bằng ở cạnh nhau.
Cần chú ý rằng giữa pha lỏng và hơi đang có sự cân bằng nhiệt nếu ta
truyền nhiệt lượng cho hệ thì pha lỏng sẽ biến đổi thành pha hơi (sự hóa hơi).
Ngược lại nếu có sự truyền nhiệt từ hệ cho ngoại vật thì pha hơi sẽ biến thành
pha lỏng (sự ngưng tụ ). Vì vậy đường cong S trên hình 3 được gọi là đường cong
hóa hơi hay đường cong ngưng tụ là tùy theo chiều diễn biến của sự biến đổi
pha.
Đường cong S này chia mặt phẳng của đồ thò thành hai miền, mỗi miền là
ứng với một trạng thái duy nhất của vật chất. Ứng với áp suất đã cho ở nhiệt độ
cao hơn nhiệt độ biến đổi pha thì chỉ có trạng thái hơi ngược lại ở nhiệt độ thấp
hơn thì chỉ có trạng thái lỏng, do đó miền ở phía phải đường cong ứng với trạng
Lỏng
S Hơi
Nối các đầu mút của các đường đẳng nhiệt của hơi bão hòa ta sẽ được
đường cong S biểu thò sự biến đổi pha. Đường này chia mặt phẳng PV thành 3
miền : miền phía trái ứng với một pha là pha lỏng, miền giữa ứng với hai pha
cùng song song tồn tại: hơi bão hòa và chất lỏng, miền phải ứng với một pha là
pha hơi.
Bây giờ ta hãy xét đồ thò pha trong măït phẳng T,V. Giả sử ta có một khối
lượng xác đònh của chất hơi với thể tích và nhiệt độ ứng với điểm A trên đồ thò
hình 4. Nếu nén hơi một cách đẳng nhiệt ( nhiệt độ không đổi ) khi điểm đặc
trưng cho trạng thái sẽ dòch chuyển về phía phải song song với trục V tới một
thể tích xác đònh V
h
( nghóa là tới một áp suất nhất đònh ) ứng với điểm B bắt đầu
có sự ngưng tự của hơi thành chất lỏng.
Lỏng
Hơibãohòa
và chất lỏng
Hơi
Hình 4
V
P
K
V
D
giá trò khác nhau.
Đồ thò pha của một vật chất cụ thể nào đó được thiết lập trên cơ sở các dữ
kiện thực nghiệm. Nếu biết đồ thò pha thì có thể nói trước rằng vật chất sẽ tồn
tại ở trạng thái nào ứng với áp suất và nhiệt độ nhất đònh cũng như có thể nói
trước những biến đổi pha như thế nào trong các quá trình khác nhau.
Luận văn tốt nghiệp GVHD : ThS - GVC Trần Minh Qù
Sinh viên thực hiện : Quách Khả Quang Trang
17
CHƯƠNG 2 :
CÁC QUÁ TRÌNH CHUYỂN PHA
2.1. CHUYỂN PHA LOẠI MỘT
Chuyển pha loại một là chuyển pha ứng với đạo hàm riêng cấp một của G
theo T và P thay đổi đột ngột (một cách nhảy bậc) tại điểm chuyển pha (T
0
, P
0
).
Còn đạo hàm riêng của các cấp khác thì liên tục. Thông thường áp suất được giữ
không đổi nên điểm chuyển pha được đặc trưng chỉ bằng nhiệt độ T
0
∂
∂
T
T
G
T
G
δ
(19)
0)(
1
0
1
0
2
≠=
∂
∂
−
; V
P
G
=
∂
∂
0
2
Ta được :
(
)
0)(
1
2
2
1
1
≠
∆
−
=
−
−
liên quan đến nhiệt lượng Q
của quá trình biến đổi :
Q=T
0
S
∆
(23)
Nhiệt lượng Q này gọi là ẩn nhiệt trong chuyển pha loại một. Theo điều
kiện cân bằng thì sự chuyển pha xảy ra ở áp suất và nhiệt độ không đổi. Đại
lượng Q dương nếu như chuyển từ pha 1 sang pha 2, nhiệt bò hấp thụ. Đại lượng
Q âm nếu chuyển từ pha 2 sang pha 1 và nhiệt được giải phóng. Như vậy chuyển
pha xảy ra có kèm theo sự hấp thụ hay giải phóng một lượng nhiệt nào đó.
Giả sử ta cố đònh áp suất, đồ thi G
1
(T) và G
2
(T) là hai đường cong :
Hình 3 : Điểm chuyển pha T
0
Giao điểm của hai đường cong xác đònh nhiệt độ chuyển pha T
0
ở đó hai
pha nằm cân bằng với nhau. Khi đó cho T và P thì trạng thái bền là trạng thái có
do đó : S
1
< S
2
hay
∆
S = S
2
– S
1
> 0
T
G
1
G
2
G
T
0
Luận văn tốt nghiệp GVHD : ThS - GVC Trần Minh Qù
Sinh viên thực hiện : Quách Khả Quang Trang
19
và Q = T
0
∆
∂
∂
=
P
T
V
V
1
α
hệ số nén đẳng nhiệt :
∞→
∂
∂
−=
T
T
V
V
1
β
2.1.2. Phương trình cơ bản của chuyển pha loại một : Phương
trình Clapeyron - Clausius.
µ
µ
=
Lấy vi phân theo nhiệt độ T hai vế của điều kiện cân bằng, chú ý rằng áp
suất P không phải là một biến độc lập mà là một hàm của nhiệt độ được xác
đònh bởi chính phương trình đó.
),(),(
2
1
PTdPTd
µ
µ
=P
P
dT
T
dP
P
dT
T
TPTP
∂
∂
∂
2211
µµµµTT
PP
PP
TT
dT
dP
∂
∂
−
∂
∂
∂
∂
−=
∂
∂
µ
µ
; .
Do đó :
12
12
VV
SS
dT
dP
−
−
= (24)
Luận văn tốt nghiệp GVHD : ThS - GVC Trần Minh Qù
=
λ
(25)
λ
: Nhiệt lượng chuyển tính cho một mol hay một gam chất; V
2
-V
1
: là độ
biến thiên thể tích của lượng chất đó.
Công thức này xác đònh sự biến thiên áp suất của các pha nằm trong trạng
thái cân bằng khi nhiệt độ thay đổi hoặc nói cách khác sự biến thiên của áp suất
theo nhiệt độ dọc theo đường cong cân bằng. Ta gọi là công thức Clapeyron-
Clausius.
Từ công thức (25) ta cũng có thể viết lại dưới dạng :
λ
)(
12
VVT
dP
dT
−
=
Đó chính là công thức xác đònh sự biến thiên của nhiệt độ chuyển pha
giữa hai pha (chẳng hạn điểm đông đặc hoặc điểm sôi) khi áp suất thay đổi. Vì
thể tích phân tử của chất khí luôn luôn lớn hơn thể tích phân tử của chất lỏng, và
C và cho ta chất dầu loãng, đó
chính là nguyên nhân tính trơn của băng.
Tuy nhiên cách giải thích này chưa phù hợp với thực tế vì khi hạ nhiệt độ
của băng xuống 1
0
C cần phải tăng áp suất một lượng bằng 134 at. Và để cho
băng bắt đầu chảy ra, chẳng hạn ở – 10
0
C cần phải tăng áp suất trung bình đến
1300 at. Một áp suất như thế băng không chòu nổi.
Giờ đây bằng thực nghiệm, người ta đã giải thích tính trơn của băng một
cách phù hợp hơn. Đó là tính trơn của băng là do ở trong mặt phẳng trượt có hình
thành một chất dầu lỏng, khi biến đổi thì công của lực phát động sẽ thắng công
của lực ma sát
2.1.2.2. Ý nghóa và ứng dụng của phương trình Clapreyron -
Clausius.
Trong phương trình (25), P là áp suất tác dụng lên hai pha tồn tại song
song và nằm cân bằng với nhau. Như vậy phương trình Clapreyron-Clausius mô
tả sự phụ thuộc của nhiệt độ chuyển pha vào áp suất cân bằng (hoặc ngược lại ).
Nó là phương trình của những đường cong P = f(T) ứng với cân bằng giữa hai
pha của một chất nguyên chất. Nó cũng xác đònh vò trí giao điểm của những
đường cong đó, giao điểm này ứng với cân bằng giữa ba pha (điểm ba ).
Đối với mỗi đường cong, độ dốc được xác đònh bởi đạo hàm
dP
dT
trong
phương trình Clapreyron-Clausius, đạo hàm này là tỷ số biến thiên áp suất và
biến thiên nhiệt độ trong điều kiện cân bằng giữa hai pha vẫn tồn tại. Đối với
những quá trình nóng chảy và chuyển hóa đa hình, nó biểu thò sự biến thiên áp
suất bên ngoài tác dụng lên hệ và biến thiên tương ứng của nhiệt độ chuyển pha.
Sự chuyển từ dạng này sang dạng khác có biến thiên thể tích, có thu nhiệt
hoặc tỏa nhiệt. Khi cân bằng một lượng tinh thể ở dạng này có thể tồn tại đồng
thời với một lượng tinh thể ở dạng khác. Cấu trúc của mỗi dạng tinh thể là khác
nhau.
Các phân tử có những dạng dao động xung quanh vò trí cân bằng, biên độ
của những dao động này phụ thuộc vào nhiệt độ T. Do đó sự phân bố lại các
phân tử trong tinh thể xảy ra dễ dàng nhiều hay ít tùy theo nhiệt độ.
Ta có thể xét một số thí dụ sau đây:
Lưu huỳnh rắn có nhiều dạng tinh thể khác nhau. Nếu khảo sát ở gần
điểm nóng chảy thì có hai dạng lưu huỳnh : Lưu huỳnh Rombic (trực thoi) và lưu
huỳnh đơn tà. Lưu huỳnh Rombic có dạng bền ở nhiệt độ thấp hơn 95,5
0
C còn
lưu huỳnh đơn tà có dạng bền ở nhiệt độ cao trên 95,5
0
C. Lưu huỳnh Rombic là
dạng thường gặp trong thiên nhiên, nếu đun nóng nó trên 95,5
0
C, nó sẽ dần
chuyển sang dạng lưu huỳnh đơn tà. Và ngược lại nếu để nguội thì lưu huỳnh
Luận văn tốt nghiệp GVHD : ThS - GVC Trần Minh Qù
Sinh viên thực hiện : Quách Khả Quang Trang
24
đơn tà sẽ chuyển hóa thành lưu huỳnh Rombic. Do đó ở 95,5
0
C hai dạng lưu
huỳnh này nằm cân bằng với nhau.
Tuy nhiên trong thực tế ta vẫn có thể giữ lưu huỳnh đơn tà ở nhiệt độ
15
0
(Ni, Cr…) ở nhiệt độ trên 1500
0
C và áp suất cỡ khoảng 50000 atm.
Ngoài ra còn có sự chuyển trực tiếp theo một chiều nhất đònh từ dạng tinh
thể này sang dạng tinh thể kia chứ không có sự chuyển hóa theo chiều ngược lại
ta gọi sự chuyển hóa này là độc biến. Ví dụ : Phốt pho trắng là dạng giới ẩn. Khi
đun nóng nhiệt độ cao hơn 260
0
C thì nó chuyển sang dạng phốt pho tím với tốc
độ đáng kể. Nhưng không thể quan sát được trực tiếp sự chuyển hóa theo chiều
ngược lại từ dạng phốt pho rắn tím sang dạng phốt pho rắn trắng. Muốn được
phốt pho trắng rắn trước hết ta phải làm hóa hơi phốt pho tím, sau đó hơi phốt
pho tím sẽ ngưng tụ thành phốt pho trắng.
Luận văn tốt nghiệp GVHD : ThS - GVC Trần Minh Qù
Sinh viên thực hiện : Quách Khả Quang Trang
25
2.1.3.2. Sự nóng chảy và hóa rắn của chất nguyên chất :
Bất kỳ quá trình nóng chảy nào cũng cần hấp thụ nhiệt. Do đó trong
phương trình
VTdT
dP
V
∆
=
dT
> 0. Đại lượng
này đặc trưng cho sự biến thiên nhiệt độ nóng chảy theo áp suất bên ngoài tác
dụng lên hệ. Khi áp suất tăng thì nhiệt độ nóng chảy cũng tăng.
Ví dụ : Đối với benzen nguyên chất nhiệt độ nóng chảy của nó là 5,5
0
C ở
áp suất 1 atm. Nếu áp suất bên ngoài tăng lên 1 atm thì nhiệt độ nóng chảy của
benzen sẽ tăng lên 0,00255
0
C hoặc khi nhiệt độ nóng chảy tăng lên 1
0
C thì áp
suất sẽ tăng lên 394 atm ( theo……). Đối với thiếc, ở áp suất 10
7
N/m
2
nhiệt độ
nóng chảy của thiếc là 232,2
0
C nhưng ở áp suất 10
5
N/m
2
thì nhiệt độ nóng chảy
của thiếc chỉ ở 231,9
0
C. Đối với sắt thì khi áp suất biến thiên 1 atm thì nhiệt độ
nóng chảy của nó sẽ thay đổi 0,912
0
Copyright: Tài liệu đại học ©