文档介绍：1
电子陶瓷的相变与相图
2017/11/13
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相变是自然界普遍存在的一种突变现象,也是物理化学中充满难题和机遇的领域之一。
相变现象丰富多彩,如大海里的万顷碧波,初秋早晨湖面上的袅袅轻烟和高山上的缕缕薄雾,夏天黄昏时万里云空中的朵朵彩云及冬日雪后琳琅满目的雪花和冰晶便是水的各种相态。由此可见自然界中相变的千姿百态之一斑。
相变也是充满意外发现的领域,
如超导(1911年)、超流都是科学史上与相变有关的重大发现。
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相变、相平衡是热力学在物理化学领域中的重要应用之一。研究多相体系的平衡与变化在物理、化学、材料的科研和生产中有重要的意义,例如:溶解、蒸馏、重结晶、萃取、提纯、晶体生长及金相分析等方面都要用到相平衡的知识。
相平衡问题
有几相—服从相律
哪几相、组成如何—用相律分析相图
本章主要解决的问题:
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研究相平衡的方法有函数法和图形法。
函数法是根据热力学基本关系式推导出系统的温度、压力与各相组成的定量关系。
对于理想系统,这种定量关系很容易推导,但是对于非理想情况,则很难实现。
因此需要寻求其他方法。
2017/11/13
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图形法则直接将实验测得的多相平衡系统的温度、压力及各相组成的关系用图形(相图)表示出来。
由于相图可直接由实验数据绘出,因此,用相图研究相平衡及相变化时具有直观、方便、形象的优点。是研究相平衡的重要工具。
相图(phase diagram) 表达多相体系的状态如何随温度、压力、组成等强度性质变化而变化的图形,称为相图。
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相图种数繁多,各式各样,但是它们都必须遵守共同的热力学规律—相律。
相律是研究多相平衡系统中相数、独立组分数与自由度之间关系的规律。
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相是在热力学平衡态下,物理化学性质完全相同的均匀部分。
一种物质的同一物态可包括几种不同的相
如同一物质的晶型转变
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单相系(均相系统):只有一个相。如水和酒精的混合物空气和水汽的混合物都是单相系。
复(多)相系(非均相系统):包含一个以上的相。各部分的性质有差别且有一定的边界可分。一个复相系可分为若干个均匀部分,每一均匀部分为一个相。
根据热力学系统内相数的多少,可将其分成单相系统和多相系统。
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(注:通常情况下,C≠S)
(4)、独立组分:足以确定一个多相平衡系统中各相组成所需的最少的可任意选择的独立物种称为独立组分,或简称为组分。系统中所包含的独立组分的数目则称为独立组分数(或组分数),记为“C”
(3)、物种数:系统中存在的化学物质的种类数称为物种数,记为“S”
一个多相平衡系统通常是由若干种物质构成。
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例:(1)、由水构成的平衡系统;
构成系统的物质仅为水。∴S=1
系统内没有化学平衡和其他浓度限制条件存在。因此构成这个相平衡系统的最少的可任意选择的物种就是水。所以独立组分数C=1