ChemStudy

3. Решение задания

3.1. Задача 1

а) На поле диаграммы можно выделить αТВ, γТВ δТВ, Ж, Г – каждое из которых является полем устойчивости фаз.

αТВ – твердая фаза с объемоцентрированной решеткой (ОЦК)

γТВ – твердая фаза с гранецентрированной решеткой (ГЦК)

δТВ – твердая фаза с объемоцентрированной решеткой (ОЦК)

Ж – жидкая фаза

Г- газообразная фаза железа

αТВ, γТВ δТВ – отличаются друг от друга лишь модификациями кристаллических решеток.

Температура плавления железа равна 1539±5 °С. Железо образует 3 кристаллические модификации: α – железо, γ – железо, δ – железо.

α – железо термодинамически устойчиво при температуре ниже 911 °С;

γ – железо – от 911 до 1392 °С;

δ – железо - от 1392 °С до 1539 °С.

Линии на диаграмме показывают условия, при которых в системе в равновесии находятся 2 фазы:

АО1 – в равновесии находятся – газообразная и αТВ фазы;

О1О2 – в равновесии γТВ и газообразная фаза;

О2О3 – в равновесии δТВ и газообразная фаза;

О3В – в равновесии жидкая и газообразная фазы;

О1С – в равновесии находятся две твердые фазы: αТВ и γТВ;

О3Д – в равновесии две твердые фазы γТВ и δТВ;

О3Г – в равновесии δТВ фаза и жидкая.

Точки на диаграмме (О1, О2, О3) показывают условия, при которых в системе три фазы находятся в равновесии.

О1: αТВ, γТВ, Г

О2: γТВ, δТВ, Г

О3: δТВ, Ж, Г.

б) Применим правило фаз в системе, находящейся при температуре t1 = 1500 °С и давлении Р1 = 10 Па.

Lg P1/P° = Lg 10/101325 = - 4,006 (точка «а» на диаграмме).

При температуре t1 = 1500 °С и давлении р1 = 10 Па точка «а» находится в гомогенном поле твердой фазы δ – железа. Ф=1; С=2. Система имеет две степени свободы. Это означает, что независимо друг от друга можно изменить в известных пределах значения двух параметров (температуры и давления) и при этом будет существовать одна фаза. Такому условию удовлетворяет поле гомогенности δ – железо.

г) Рассмотрим процессы, которые будут происходить в системе при повышении температуры от 1500 °С до 2100 °С в изобарных условиях при Р1=10 Па = const.

При t1 = 1500°С и Р1 = 10 Па точка «а» находится в гомогенном поле твердой фазы δ – железа. Ф=1; С=1. При повышении температуры до пересечения точки «а» с линией FО3 происходит обращение δ – железа в расплав. Повышение температуры приостанавливается. С=0; Ф=2. Все подводимое тепло расходуется на разрушение кристаллической решетки.

По завершении перехода все δ – железо обратилось в расплав, вновь появляется степень свободы. Ф=1; С=1. Температура вновь повышается. При повышении температуры до пересечения точки «а» с линией ВО3 происходит обращение расплава железа. С=0; Ф=2. Нагревания системы не происходит. По завершении перехода все расплавленное железо обратилось в пары железа. Вновь появляется степень свободы. Возобновляется нагревание системы. При температуре t2=2100 °С точка «а» находится в гомогенном поле газообразной фазы IIг. Ф=1; С=1.

3.2. Задача 2

Определим графически температуру плавления Be и сравним ее со справочным значением, предположив, что расплав Al-Be является идеальным (рис. 3).

На диаграмме фазового состояния системы Al-Be ветвь ликвидуса - АЕ – это линия насыщения расплава кристаллами Ве.

Для графического определения теплоты плавления Ве возьмем на линии АЕ несколько точек и найдем для них значения lgNBe и 1/Т (табл.1).

ДАРРЕЛЛ (Durrell) Джералд Малколм (1925-1995) , английский зоолог и писатель. Брат Л. Дж. Даррелла. Организатор и участник экспедиций за коллекциями животных в Африку, Юж. Америку, Австралию. Создал зоосад на о. Джерси (1958) для животных, находящихся под угрозой исчезновения. Популярные книги: "Земля шорохов" (1961), "Зоопарк в моем багаже" (1960), "Ковчег на острове" (1976) и др.

КИТС (Keats) Джон (1795-1821) , английский поэт-романтик. Гедонистические стихи и патриархально-утопическая идиллия "Эндимион" (1818). Культ красоты и гармонии в природе (оды "К осени", "Психее"). Символико-аллегорическая поэма "Гиперион" (1820).

ФРЕДЕРИКС Всеволод Константинович (1885-1943) , российский физик, доктор физики (1907), один из основателей физики жидких кристаллов. Труды по оптике, электродинамике, молекулярной физике. Репрессирован; реабилитирован посмертно.