Екі компонентті жүйелердің типті диаграммаларын тұрғызу және талдау

Жұмыс мақсаты: Екі компонентті жүйелердің типті диаграммаларын тұрғызу.

Жұмыс жоспары:

1. Екі компонентті жүйелердің типті диаграммаларын тұрғызу.

2. Диаграмманың талдау үлгісі.

3. Өздігінен есептеуге арналған диаграммалар.

Кілт сөздер: екікомпонентті жүйе, канод, эвтектика, салқындату қисықтары

Бақылау сұрақтары:

1. Физикалық ұғымдар: канод, эвтектика, перитектика, монотектика

2. Кез-келген жүйе үшін Гиббстің фазалар ережесінің формуласы және тұжырымдалуы.

3. Таза зат пен қоспалар қалай кристалданады?

4. Канода арқылы нені анықтауға болады?

5. Диаграмма ерекшеліктерінің ергіштіктен басқа геометриялық белгілері.

6. I типті екі компонентті жүйе диаграммасын талдау

Глоссарий:

1. Эвтектика – таза заттар сияқты тұрақты температурада кристалданатын құрамы қатаң сипаттамалық және тұрақты зерттелетін компаненттер кристалдалдарының ұсақ диспереті қоспа.

2. Канода – екіфазалы облыстан құрам осіне (Х) параллель етіп зерттелген нүкте арқылы жүргізілген түзудің кесіндісі.

Қысқаша теория

Жазықтықта диаграмманы тәжірибиелік мәндер негізінде тұрғызады.Жүйенің әртүрлі сынамаларының кристалдану процесін зерттеген кезде графикалық түрде салқындату графиктерімен көрсетілген уақыт ішіндегі t-ның өзгеруі туралы мәліметтер алады.

Температураның азаю жылдамдығы салқындатылған зат t-ның және қоршаған ортаның айырмасына пропорционал,яғни мына теңдеумен анықталады:

мұндағы:

Т – температура

r - уақыт

К - пропорционалдану коэффициенті

Осы теңдеуден салқындату графиктері қисық сызықтар және олар тәжірибиеде көбінесе түзу сызықтарға ұқсас.

Егер зерттелетін объектінің салқындатуы кезінде жылудың бөлінуіне байланысты фазалық өзгерістер жоқ болса,онда салқындату графиктері бірқалыпты қисық түріне сәйкес.Егер жүйеде жылудың бөлінуі немесе жұтылуымен қоса жүретін фазалық өзгерістер жүрсе,онда салқындату графигінде олардың өзгеру сипатына байланысты тұрақты t-сы бар түзу сызықты аймақтар t-лық кідірістер пайда болады немесе салқындатудың бәсең жүруіне сәйкес қисықтың бүгілу орны болады.

Екі компонентті жүйенің типтік диаграммасын тұрғызудың және талдаудың үлгісі ι типті екі компонентті жүйенің диаграммасын тұрғызу

Диаграмманың тұрғызылуына қатынасты және уақыт ішіндегі жүйенің зерттелетін қасиетінің өзгеруін белгілейтін салқындату қисығын тұрғызу болып табылады.Ол үшін зерттелетін жүйенің әртүрлі концентрациялы сынамасын дайындайды.Мысалы: келесі құрамдағы екікомпоненттен А және В құралған жүйе зерттеледі.

1-кесте

№ п/п
1	100	-
2	80	20
3	60	40
4	40	60
5	20	80
6	-	100

Әрбір сынаманы оның толық болуына дейін қыздырады, одан кейін қыздыруды тоқтатады және бірнеше уақыттан кейін (5-10 минут) сынаманың салқындату t-сын белгілейді. Алынған мәндер бойынша уақыт аралығында t-ра – уақыт (Т- r) координатасында салқындату t-ның өзгеру графиктері тұрғызылады. Бұл графиктер салқындату қисықтары деп аталады. Салқындату қисықтарының ерекшеліктері t-ра – құрам координаталарында тұрғызылатын күй диаграммасында сынаманың t-лық осіне көшіріледі (сурет 1).

Сынама 1.

Таза А компоненті үшін Δτ₁ уақыт аралығында температураның біркелкі түсуңн бақылаймыз. Компонентің түсуі сұйық балқыманың (Q_салқ) жоғалту есебінен жүреді. Содан соң Т(кр) температурасына жеккен кезде Δτ₂ уақыт аралығында температураның тұрақталуын байқаймыз.

Температураның тұрақталуы салқындату кезінде жоғалатын жылудың кристалдану кезінде бөлінетін жылумен компенсацияланады.

Сынама 2.

А және Б компоненттерінің қоспасы болып табылады және А затының артық мөлшерімен сипатталады. Δτ₁ уақыт аралығында (Q_суық) жылумен жоғалту есебінен сұйық сынаманың біркелкі салқындауы жүреді. Т₈ температурасы тепкен кезде бірінші кристалдардың түсуін байқаймыз. Δτ₂ уақыт аралығында артық А компонентінің кристалдары жүреді.Кристалдану кезінде бөлінетін жылу салқындату кезінде жоғалатын жылуды толықкомпенссацияламайды. Сонан соң кейбір Т_э температурасына жеткен кезде температураның тұрақталуы байқалады. Бұл жерде бір уаққытта В компоненті және А компонентінің қалдықтары кристалданады. Содан соң Т₄ уақыт аралығында қатты сынаманың бөлме температурасына дейін салқылдауы жүреді.

2-ші сынаманың температуралық ерекшеліктерін диаграммаға келістіреміз.

Сынама 3.

Үшінші сынама екінші сынамаға ұқсас салқындату қисығына ие болады.

Ерекшеліктері: 1) 3-ші сынаманы кристалдану бастау температурасы екінші қарсығында біршама төмен. Бұл артық А компонентінің (60%)аз мөлшермен түсіндіріледі.

2) Т_э температураға температураның тұрақталуы мерзімі көбірек болады. Бұл эвтетикалық құрамды сынаманың үлкен мөлшерімен түсіндіріледі.

Сынама 4

1-ші сынамаға ұқсас салқындату қисығына ие болады.

Ерекшеліктер: 1)Кристалдану температурасы ең төмені.

2) Сынама таза зат емес. Бұл компоненттер қоспасы. Бұл қоспа ең жеңіл балқитын қоспа болып табылады және эвтетикалық қоспа болып аталады.

Эвтектика деп таза заттар сияқты тұрақты температурада кристалданатын құрамы қатаң сипаттамалық және тұрақты зерттелетін компоненттер кристалдалдарының ұсақ дисперсті қоспа аталады.

Сынама 5.

2 және 3 сынамаларға ұқсас салқындату қисығына ие болады.

Ерекшелігі:1) артық компонент болып В компоненті саналады(80%)

2) Кристалдану температурасы 6-шы сынаманың, яғни таза В компонентінің кристалдану температурасына төмен болады.

Сынама 6.

1-ші сынамаға ұқсас салқындату қисығына ие болады.

Ерекшеліктері:1)Компонентің табиғатымен салқындалатын кристалдану температурасына ие болады.