![]()
|
|||
34. Жаңа фазаның гетерогенді түзілуі. Қатты заттың бетіне жаңа фазаның жұғуының ролін түсіндіріңіз.Гомогенді туынтек тү зілуі, жаң а фазаның туынтегі жеткілікті жылдамдық пен тү зілуі мен ө суі, бө где беттердің жоқ болуы немесе болуымен іске асады. Егер бұ ндай беттер бар болса (мысалы, тү тіктің қ абырғ асы жә не ә сіресе бө где қ осылулардың беттері), онда олардың табиғ атына байланысты осы беттердің жаң а фазаның туынтегі гетерогенді тү зілу ық тималды. Егер жү йеге сол заттың жаң а фазаның шү рпісі енгізілсе, ендеше жаң а фазаның бө лінуі осы шү рпінің бетінде жү реді. Туынтек тү зілудің критикалық жұ мысын анық тау ү шін, гетерогенді шарт бойынша туынтек бө лшектердің сә йкес кө лемін жә не тү зілетін пішінін анық тау керек. Тү зілген туынтектің формасы жаң а фазадағ ы туынтектің жұ ғ уына байланысты. Қ арапайым жағ дайда криссталды емес туынтек (бу немесе сұ йық тық ) формасы шетк3жұ ғ убұ рышы(θ )арқ ылы анық талынады, ол Юнг тең деуіне сә йкес келеді:
Берілген жағ дайда θ бұ рышы жаң а фазаның ішінде, фазаның агрегаттық кү йіне тә уелсіз ө лшенеді. Ескере кететін жағ дай, ә р тү рлі жағ дайда, бастапқ ы жә не жаң а фазалардың қ ұ рамына тә уелді θ бұ рышы 0o мен 180o дейін ө згеруі мү мкін. Сол себепті соң ғ ы есеп бойынша, туынтектің формасы қ айсысы -жаң а немесе ескі фазаның қ осу бетіне жақ сы сің іру арқ ылы анық талынады. Жаң а фазаны бетінің θ =180о болғ анда толық жұ қ пайды 6-а суретке сә йкес келеді. Бастапқ ы фазаның таң дамалы жұ ғ уы 90o< θ < 180o шарт орындалғ анда байқ алады, оны 6-б суреттен кө руге болады. Жаң а фазаның бетінің толық жұ ғ уы 6-в суретке сә йкес θ < 90о шарт жү ргенде байқ алады
Туынтектің биіктігі H жә не радиусы rl барлық ү ш фазаның ә серлесу сызығ ы туынтектің радиусымен r жә не шеттік бұ рышымен\θ \байланысты:
Егер бет бұ дыр болса, мұ ндай бетте, критикалық туынтектің қ осалқ ы кішірейген кө лем ә серінен, критикалық туынтектің тү зілу жұ мысы одан да тө мен болуы мү мкін (3. 5-сурет). Осы себептен сұ йық тық қ а капиллярлар немесе кеуекті бө лшектерді салғ ан кезде қ айнау жең ілденеді.
Осылайша, жаң а фазамен жұ ғ уғ а таң далмалы беттің болуы критикалық туынтектің пайда болуын тө мендетіп, жаң а фазаның пайда болуына ә сер етеді. Сондық тан, жү йеде ө зге қ осылыстар жә не тү тіктің қ абырғ асына толық таң дамалы жұ ғ у болғ анда жаң а фазаның таза гомогенді туынтек тү зілуі байқ алады.
Жаң а фазаның туынтектері – бұ л қ анық қ ан ерітінділерде, газда жә не балқ ымада пайда бола алатын шағ ын кластерлер секілді нанобө лшектер. Жаң а фаза туынтегінің тү зілу жұ мысы келесі тү рде жазылады: Тең деуде бірінші кө бейтінді оң мә нге ие болады жә не туынтек радиусының r2 артуымен ө седі, ал екінші қ осынды μ е -μ ж> 0 болғ анда теріс мә нге ие жә не r3 артуымен артады. Сондық тан қ анығ у барысында W(r) тә уелділігінде максимум болуы тиіс. rс бө лшек ө лщемін радиус бойынша туындысы нө лге тең шартынан dW(r)/dr=0 (екінші туындысы нө лден аз d2W(r)/dr2= 0) табуғ а болады. Бұ дан
W(r) қ исығ ының критикалық туынтек тү зілу жұ мысына Wc сә йкес келетін максимум биіктігін rc шамасын /1) тең деуге қ ою арқ ылы анық тауғ а болады. Яғ ни(4) Wc басқ а екі тең деуде сипатталуы мү мкін. 2 тең деуден пайдаланып, μ e – μ ж мә нін алып тастасақ: мұ ндағ ы, Sc – критикалық туынтектің беті (4) тең деуден σ алып тастасақ, Бұ л тең деу (6) гетерогенді туынтектің тү зілуін қ арастырғ анда қ олданады. Асақ анығ у болмағ анда ( μ е -μ ж )=0W(r) қ исығ ы парабола тә різді болады. Бұ л кезде rc → ∞ жә не Wc → ∞. Асақ анығ у (μ е -μ ж )> 0 ө скен сайын максимумның биіктігі азаяды. Жү йе асақ анық анда яғ ни метатұ рақ ты аймақ (μ е -μ ж ))> 0W(r) қ исығ ында максимум пайда болады. Максимум биіктігі асақ анығ у (μ е -μ ж ) ө скен сайын тө мендейди. Осылайша, критикалық туынтек тү зілу жұ мысын энергетикалық тосқ ауылдың биіктігі ретінде қ арастыруғ а болады, кейін жаң а фаза туынтегінің ө здігінен ө суі ү шін. (4) тең деуге сә йкес критикалық туынтек тү зілу жұ мысы асақ анығ у квадратына (μ e – μ ж)2 кері пропорционалды. Аса қ анық қ ан будың конденсациясы. Критикалық туынтек тү зілу жұ мысы ү шін: Ерітіндіден кристалдау (конденсация). Егер ерітінді идеалдығ а жақ ын болса, онда критикалық туынтек тү зілу жұ мысы келесі тү рде жазылады:
қ атты жә не сұ йық фазалардың қ ысымы ө згереді. 3-сурет. Қ исық бойымен температура ∆ Тмен қ ысымның ∆ р ө згерісінің ө зара байланысы Балқ ымадағ ы критикалық туынтек тү зілу жұ мысын аламыз: мұ ндағ ы Vm – қ атты фазаның молярлы кө лемі.
|
|||
|