كد ترجمه :
MTL29
تعداد صفحه انگليسي: 29 تعداد صفحه فارسي:
57 سال:
2004
منبع :
اينترنت - فصل 5 از مقاله - Chemical Thermodynamics of Materials
قيمت : 250000 ريال
پايداري
فاز
مقدمه
هنگام مراجعه به فاز پايدار در
ترموديناميك معمولا فازي را در نظر ميگيريم كه كمترين انرژي گيبس يا
هلمهولتز را در شرايط معين داشته باشد. در بخش 1-1 مفهوم شبه پايداري
معرفي گرديد. هر دو فاز پايدار و شبه پايدار در تعادل محلي هستند، اما
تنها فازي كه از نظر ترموديناميكي پايدار است ميتواند در تعادل كلي
باشد؛ حالت شبه پايدار در مقايسه با حالت تعادل واقعي، انرژي گيبس
بالاتري دارد. ما ممكن است فازهاي ناپايدار نيز داشته باشيم و در
اينجا، همانگونه كه در زير توضيح داده خواهد شد، ماهيت ناپايداري در
مشتق دوم انرژي گيبس، نسبت به پتانسيلهاي ترموديناميكي معرف سيستم،
منعكس ميشود.
هر دو حالت پايدار و شبه پايدار در
تعادل داخلي هستند زيرا ميتوانند تمام فضاي فاز خود را پوشش دهند و
خواص ترموديناميكي براي حالتهاي شبه پايدار همانند حالتهاي پايدار بطور
يكسان و بطور كامل تعريف ميشوند. با اين وجود، اين محدوديت وجود دارد
كه چگونه ميتوانيم ناحيه شبه پايدار را با توجه به دما، فشار و تركيب
گسترش دهيم. اگر از دما بعنوان يك متغير استفاده كنيم، اين محدوديت
وجود دارد كه يك كريستال را بالاي دماي ذوب آن بصورت فوق گداز در آورد
و يا آنكه مايعي را زير دماي انجماد خود سرد نمود. مايع فوق انجماد يا
بصورت بلوري در خواهد آمد يا به شيشه تبديل ميشود. شيشهها موادي خارج
از تعادلند يا به عبارت ديگر حالتهاي غير ارگوديك (غير همه سويي)
دارند. شيشهها نميتوانند تمام فضاي فاز خود را پوشش دهند و بعضي از
درجات آزادي در آن منجمد شده هستند.
اگر به جاي دما، فشار را بعنوان متغير
در نظر بگيريم، وضعيت مشابهي ايجاد ميشود. بعضي از كريستالها، در
فشاري بسيار بالاتر از فشاري كه به يك چند شكلي متراكم با فشار بالا
تبديل ميشوند، بصورت فازهاي شبه پايدار وجود دارند. با اين وجود، براي
بالا بردن فشار يك كريستال فراتر از فشار تبديل، محدوديت وجود دارد.
اين فاز يا به فاز پايدارتر تبلور مجدد مييابد (در يك تحول غير
تعادلي) يا به يك حالت بيشكل (آمورف) با چگالي بالاتر تبديل ميشود.
براي مقايسه با فوق گداز و فوق انجماد كامل، فازهاي با فشار بالا،
هنگام انتشار فشار، ممكن است به حالتهاي شبه پايدار باقي بمانند.
با اين وجود، در موارد از فشارهاي خاص،
چند شكلي داراي چگالي بالا، بصورت مكانيكي ناپايدار ميشود. اين حد
فشار پايين به ندرت مشاهده ميشود، چون غالبا با فشارهاي منفي مطابقت
دارد. هنگامي كه حد پايداري مكانيكي حاصل ميشود، فاز بخاطر نوسانات
چگالي ناپايدار ميشود و يا به چند شكلي داراي فشار پايين تبلور
مييابد و يا به يك فاز بيشكل با چگالي پايينتر تبديل ميشود.
مثال اخير در مورد اثرات سينتيكي بوسيله
رفتار مواد از نظر شيبهاي پتانسيل ترموديناميكي ارائه شده است. مواد،
غالبا بصورتي بكار برده ميشوند كه با محيط هاي پيرامون خود در حالت
تعادل نيستند. شيبهاي دما و پتانسيل شيميايي و الكتريكي بصورت نيروي
محركه بر روي اتمها در يك ماده كريستالي عمل ميكنند و گداختگي اتمها
يك محلول جامد همگن بصورت اوليه ايجاد ميكند. اين اثر، در صورتي كه
اتمها تحركهاي متفاوتي داشته باشند، تمايل به جداسازي اجزا دارد و
پديدهاي داراي اهميت كاربردي است. بطور كلي، موادي كه در معرض شيبهاي
پتانسيل ترموديناميكي هستند، از حالت مخلوط جدا ميشوند يا حتي تجزيه
ميگردند. مثالي از اين نوع، اجزاي مهندسي در معرض شيبهاي دمايي بزرگ
ميباشند مانند تيغههاي توربينها (اثر لوديگ ـ سارت).
تفكيك يا جداشدگي يك اثر كاملا سينتيكي
است و بزرگي آن به ميزان تحرك كاتيون و ضخامت نمونه بستگي دارد و
مستقيما به ترموديناميك سيستم ارتباط ندارد. در بعضي موارد خاص،
مادهاي شبيه ياقوت هنگامي كه در يك شيب پتانسيل قرار ميگيرد، ممكن
است حتي تجزيه شود، اما هر دو پتانسيل براي قرار گرفتن در داخل حوزه
پايداري فاز ياقوت، انتخاب ميشوند. اين مطلب براي اولين بار در مورد
Co2SiO4 مشاهده شد...
