Download miễn phí Giáo trình Vật liệu vô cơ



Ởtrạng thái cân bằng của hệcó năng lượng tựdo thấp nhất (hình 88). Vấn đềcần xét hệ
đã đạt cân bằng hay chưa, còn phải lưu ý đến là ngoài cực tiểu của năng lượng tựdo còn vịtrí
cực tiểu khác của năng lượng tựdo nhưng không thấp bằng so với trạng thái cân bằng. Độcao
của hàng rào thếnăng khi chuyển từtrạng thái giảbền sang trạng thái bền có những lúc lớn
đến nỗi không thểthực hiện được sựchuyển đó. Trạng thái giảbền của kim cương ởnhiệt độ
phòng so với than chì có thểvì nguyên nhân nhưvậy. Hàng rào năng lượng (hay gọi là năng
lượng hoạt hoá) của quá trình biến hoá kim cương thành than chì lớn đến nỗi ởnhiệt độphòng
kim cương được tạo thành từcác điều kiện khác nhau vẫn bền vững mặc dầu là trạng thái giả
bền vềnhiệt động. Ý nghĩa nhiệt động của trạng thái giảbền hình 88 có thểhiểu nhưsau: quả
cầu nằm trên đỉnh gò có thểrơi xuống bên này hay bên kia khi có một sựdịch chuyển nhẹ.
Lẽdĩnhiên việc chuyển từtrạng thái không bền sang trạng thái bền hay giảbền đều không
cần năng lượng hoạt hoá. Ví dụvềtrạng thái không bền rất hiếm (vì nó là không bền) nhưng
cũng có khi gặp. Nhưsau này sẽthấy khu vực của hai chất lỏng không trộn lẫn tạo thành một
hình thái vòm (gọi là spinođal). Trong mái vòm spinođal đó chất lỏng đồng thểlà không bền
và tựphân huỷthành hai chất lỏng khác (quá trình này được gọi là quá trình phân huỷ
spinođal).


http://s1.liketly.com/flash/edoc/jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-swf-2014-02-25-giao_trinh_vat_lieu_vo_co.GH3pzlIWYL.swf /tai-lieu/de-tai-ung-dung-tren-liketly-60775/
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

ylic của axit octosilisic) sau đó sấy khô dung dịch cho đến tạo thành gel,
rồi cuối cùng nung gel ở khoảng 700oC.
– Phương pháp thứ ba là làm nguội nhanh một hỗn hợp nóng chảy các chất ban đầu
(tạo thuỷ tinh) rồi nung nóng vài giờ ở 700oC gây nên sự kết tinh thuỷ tinh.
Vì rằng cả ba phương pháp đều thu được silicat natri Na2Si2O5 do đó ta có thể kết luận
đây là một pha bền về nhiệt động.
Sử dụng các phương pháp tổng hợp khác nhau có ý nghĩa rất lớn trong việc kiểm tra tính
cân bằng của kết quả thu được. Sự tương tác của các pha tinh thể hay sự kết tinh các pha
thuỷ tinh thường xảy ra theo vài giai đoạn và sự đi gần đến trạng thái cân bằng ở giai đoạn
cuối cùng có thể rất chậm. Bởi vậy, để chứng minh tính cân bằng của sản phẩm cuối cùng cần
sử dụng nhiều cách để tổng hợp.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered phiên bản -
5
Tr¹ng th¸i kh«ng bÒn
Tr¹ng th¸i bÒn
Tr¹ng th¸i gi¶ bÒn
ΔG
Hình 88. Biểu diễn bằng đồ thị vị trí tương đối của trạng thái giả bền,
trạng thái không bền và trạng thái bền
Ở trạng thái cân bằng của hệ có năng lượng tự do thấp nhất (hình 88). Vấn đề cần xét hệ
đã đạt cân bằng hay chưa, còn phải lưu ý đến là ngoài cực tiểu của năng lượng tự do còn vị trí
cực tiểu khác của năng lượng tự do nhưng không thấp bằng so với trạng thái cân bằng. Độ cao
của hàng rào thế năng khi chuyển từ trạng thái giả bền sang trạng thái bền có những lúc lớn
đến nỗi không thể thực hiện được sự chuyển đó. Trạng thái giả bền của kim cương ở nhiệt độ
phòng so với than chì có thể vì nguyên nhân như vậy. Hàng rào năng lượng (hay gọi là năng
lượng hoạt hoá) của quá trình biến hoá kim cương thành than chì lớn đến nỗi ở nhiệt độ phòng
kim cương được tạo thành từ các điều kiện khác nhau vẫn bền vững mặc dầu là trạng thái giả
bền về nhiệt động. Ý nghĩa nhiệt động của trạng thái giả bền hình 88 có thể hiểu như sau: quả
cầu nằm trên đỉnh gò có thể rơi xuống bên này hay bên kia khi có một sự dịch chuyển nhẹ.
Lẽ dĩ nhiên việc chuyển từ trạng thái không bền sang trạng thái bền hay giả bền đều không
cần năng lượng hoạt hoá. Ví dụ về trạng thái không bền rất hiếm (vì nó là không bền) nhưng
cũng có khi gặp. Như sau này sẽ thấy khu vực của hai chất lỏng không trộn lẫn tạo thành một
hình thái vòm (gọi là spinođal). Trong mái vòm spinođal đó chất lỏng đồng thể là không bền
và tự phân huỷ thành hai chất lỏng khác (quá trình này được gọi là quá trình phân huỷ
spinođal).
3.2 Hệ một cấu tử (hệ bậc 1)
K = 1 do đó V = 3 – F
Hệ có một pha là hệ nhị biến, để đặc trưng trạng thái cân bằng của hệ ta cần biết hai
thông số là nhiệt độ T và áp suất P, nghĩa là hệ được biểu diễn bằng một vùng có T, P thay đổi
độc lập với nhau. Hệ có hai pha là hệ nhất biến, để đặc trưng trạng thái cân bằng giữa hai pha
chỉ cần biết một thông số (hay T hay P), thông số kia hoàn toàn phụ thuộc vào thông số đã
chọn. Như vậy trạng thái cân bằng giữa hai pha của hệ bậc một được biểu diễn trên một
đường xác định.
Phương trình Claperon-Clauziut biểu diễn đường cân bằng nhất biến đó.
Q =T dp
dt
⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠ΔV (32)
Q là nhiệt chuyển pha, ΔV là biến thiên thể tích khi chuyển pha. Hệ cân bằng giữa ba pha
có số bậc tự do bằng 0, nghĩa là trạng thái cân bằng giữa ba pha của hệ bậc một hoàn toàn
Simpo PDF Merge and Split Unregistered phiên bản -
6
κbar
được xác định bằng một điểm. Ví dụ trạng thái cân bằng giữa nước lỏng, nước đá và hơi nước
được biểu diễn bằng điểm A trên hình 89 ứng với áp suất hơi nước 4,6 mmHg và 0,0098oC.
Tất cả các điểm trên đường AC đều đặc trưng cho trạng thái cân bằng giữa hai pha nước lỏng
và hơi nước. Cân bằng giữa nước đá và nước lỏng được biểu diễn bằng các điểm trên đường
AD. Các điểm trên đường AB biểu diễn trạng thái cân bằng giữa nước đá và hơi nước. Hình
90 là giản đồ trạng thái của lưu huỳnh. Lưu huỳnh tồn tại dưới hai dạng thù hình là S tà
phương bền ở nhiệt độ thấp, S đơn tà bền ở nhiệt độ cao hơn. Trên giản đồ có giới thiệu các
miền ứng với cân bằng nhị biến, đường ứng với cân bằng nhất biến, điểm ứng với trạng thái
cân bằng vô biến. Ví dụ điểm A đặc trưng cho cân bằng giữa 3 pha là S tà phương S đơn tà và
hơi lưu huỳnh.
Hình 89
Giản đồ trạng thái của nước
Hình 90
Giản đồ trạng thái của lưu huỳnh
Trên giản đồ còn trình bày các miền đặc trưng cho trạng thái giả bền, ví dụ lưu huỳnh
lỏng có thể tồn tại ở trạng thái giả bền trong khu vực CHE. Lưu huỳnh tà phương có thể tồn
tại trạng thái giả bền trong miền AHE.
Hình 91 và 92 là giản đồ trạng thái của C và của SiO2. Trong đó SiO2 là thành phần chủ
yếu của nhiều loại vật liệu xây dựng cũng như các vật liệu kỹ thuật khác, hơn nữa nó là oxit
phổ biến thứ hai trong vỏ Quả Đất (chỉ thua H2O), nên ta xét kỹ hơn giản đồ này. Silic oxit có
nhiều dạng thù hình (xem chương trên) ở dưới áp suất khí quyển có sự biến hóa liên tục:
Thạch anh α⎯⎯⎯→o573 C Thạch anh β⎯⎯⎯→o870 C Tridimit α
Lỏng ←⎯⎯⎯o1710 C Cristobalit β ←⎯⎯⎯o1470 C
Tăng áp suất lên sẽ xảy ra các biến hoá như sau (hình 92):
+ Miền triđimit hẹp lại dần và ở khoảng 900 atm thì mất hẳn
+ Miền cristobalit biến mất ở trên 1600 atm
+ Từ trên 1600 atm pha bền duy nhất chỉ còn thạch anh
D C
B
A
N− í c ® ¸
N − í c lá n g
H ¬ i n − íc
T
P P
A
B
C
H
E
S tµ
ph−¬ng S
®¬n tµ
125o
1510o
H¬i
T
Simpo PDF Merge and Split Unregistered phiên bản -
7
1000 2000 3000 4000
100
200
300
400
500
Kim
c−¬ng
Láng
Than ch×
oC 1000500 1500
500
láng
Th¹ch
anh
oC
1000
1500
Bar
α
Th¹ch
anh α
β SiO2
Tridimit
Cristobalit α
Hình 91
Giản đồ trạng thái của C
Hình 92
Giản đồ trạng thái của SiO2
Khi tăng áp suất lên làm biến mất triđimit và cristobalit, điều này phù hợp với giá trị tỷ
trọng của thạch anh cao hơn tỷ trọng của các pha triđimit cũng như của cristobalit (bảng 30).
Bảng 30
Tỷ trọng của các dạng thù hình SiO2
Dạng thù hình Tỷ trọng (g/cm3) Dạng thù hình Tỷ trọng (g/cm3)
Triđimit 2,298 Coezit 2,90
Cristobalit 2,334 Stisovit 4,28
Thạch anh 2,467
Tăng áp suất sẽ tạo thành các dạng thù hình có thể tích riêng bé hơn, theo nguyên tắc đó,
ở áp suất rất cao, trên 20.000 ÷ 40.000 atm (tuỳ từng trường hợp vào nhiệt độ) thạch anh có thể biến
thành dạng thù hình khác nhau như ceozit và trên 90.000 ÷ 120.000 atm còn có một dạng thù
hình bền nữa là stisovit.
3.3 bậc hai (K = 2)
Trong trường hợp tổng quát V = 2 + 2 – F = 4 – F.
Như vậy, trường hợp đơn giản nhất là F = 1 có số bậc tự do bằng 3. Để biểu diễn trạng
thái đầy đủ của các hệ như vậy phải sử dụng giản đồ không gian: một trục biểu diễn áp suất,
một trục biểu diễn nhiệt độ, một trục biểu diễn thành phần. Đối tượng của hoá vật liệu chủ
yếu chỉ quan tâm đến cân bằng pha ở trạng thái rắn, do đó ta có thể bỏ qua ảnh hưởng của yếu
tố áp suất, khảo sát hệ cân bằng dưới áp suất khí quyển. Dưới đây ta chỉ trình bầy giả...

---