Перейти к содержимому


Фотография
* * * * * 2 Голосов

Неравновесное состояние кристалла

размышлизмы кухня бычки в томате

  • Авторизуйтесь для ответа в теме
Сообщений в теме: 164

#1 yatcheh

yatcheh
  • Участник
  • 13 221 сообщений

Отправлено 01 Июль 2017 - 22:48

Вот - переход вещества из одной фазы в другую.

Жидкость можно перегреть, можно переохладить. Можно переохладить пар. Можно наблюдать кристаллы, которых с точки зрения термодинамики быть не может, но переход в другую кристаллическую модификацию настолько заторможен, что - ах! 

А вот можно ли перегреть кристалл, так, шобы он не расплавился? Или это единственный фазовый переход, который в принципе происходит всегда и везде равновесно?


Сообщение отредактировал yatcheh: 01 Июль 2017 - 22:51


#2 Хоббит)

Хоббит)
  • Участник
  • 3 869 сообщений

Отправлено 01 Июль 2017 - 23:14

...А вот можно ли перегреть кристалл, так, шобы он не расплавился? ...

А как вы определяете кристалл и расплав - это для начала важно понять.


После определения вспоминаем влияние капиллярных сил на температуру плавления..., но сначала - определение !



#3 yatcheh

yatcheh
  • Участник
  • 13 221 сообщений

Отправлено 01 Июль 2017 - 23:24

А как вы определяете кристалл и расплав - это для начала важно понять.

 

Уже не важно! Стоило сформулировать вопрос, и у видеть его в печатном виде, сразу же на ум пошло :) Это - рефлекс?

 

Если кристалл нагреть до такой температуры, шо произведение его теплоёмкости на разность его температуры и температуры плавления равно будет теплоте плавления, то он сразу и весь расплавится. Аналогично жидкости, нагретой до критической температуры.

А вот если его нагреть только до температуры плавления, или немного выше, то тут будут эффекты те же, что и в жидкости. Если кристалл плавится с увеличением объёма, то при быстром нагревании его можно перегреть. Он будет плавиться с поверхности, поскольку плавлению в объёме будет препятствовать увеличение давления. Так же и перегретая жидкость испаряется только с поверхности.

 

Даже если он плавится с уменьшением объёма - всё равно, внутри кристалла это будет связано с появлением отрицательного давления, которое тоже будет препятствовать плавлению. Вот тут аналогии с жидкостью нет, но то - понятно.

 

Всякие дислокации внутри кристалла будут способствовать образованию жидкой фазы, как и в жидкости - газообразной.

 

Симметрия, однако, правит миром. Законы физики обязаны быть симметричными.


Сообщение отредактировал yatcheh: 01 Июль 2017 - 23:25


#4 Хоббит)

Хоббит)
  • Участник
  • 3 869 сообщений

Отправлено 01 Июль 2017 - 23:37

...

Всякие дислокации внутри кристалла будут способствовать образованию жидкой фазы, как и в жидкости - газообразной.

Если кристалл перегрет внутри, а снаружи его грани, поверхность удерживается какими-либо силами, то где возьмётся место для жидкой фазы? Особенно если взять плотную упаковку, для примера.


Избыток внутренней энергии молекул в решётке может эффективно передаваться по кристаллу в виду его упорядоченности, а значит может уходить через стенки быстрее, чем в жидкости.



#5 yatcheh

yatcheh
  • Участник
  • 13 221 сообщений

Отправлено 01 Июль 2017 - 23:41

Если кристалл перегрет внутри, а снаружи его грани, поверхность удерживается какими-либо силами, то где возьмётся место для жидкой фазы? Особенно если взять плотную упаковку, для примера.

 

Я рассматриваю случай открытой системы с постоянным давлением. Греть в бомбе - это другой случай.

 

 

Избыток внутренней энергии молекул в решётке может эффективно передаваться по кристаллу в виду его упорядоченности, а значит может уходить через стенки быстрее, чем в жидкости.

 

Мы греем кристалл со всех сторон. Скажем - он помещён в индифферентную жидкость. Как раз факт высокой теплопроводности и позволит его существенно перегреть. 

 

Можно представить себе плавление идеального перегретого кристалла, который оплывает по граням, так же как перегретая жидкость испаряется с поверхности. И - плавление нагретого до температуры плавления кристалла, который не идеален, и содержит массу дислокаций - он будет плавится, разрушаясь по местам этих дислокаций - по аналогии с бурлением кипящей жидкости с кипелками.


Сообщение отредактировал yatcheh: 01 Июль 2017 - 23:46


#6 Хоббит)

Хоббит)
  • Участник
  • 3 869 сообщений

Отправлено 01 Июль 2017 - 23:48

Можно нагреть и изнутри, оставив стенки твёрдыми. Тогда однозначно будет перегретый кристалл, где температура выше плавления, а он сохраняет и форму, и самое главное - коэффициент теплопроводности ! акустические параметры и прочее.


Если же греть снаружи, то будет неравномерное плавление : капиллярные силы будут грани кристалла , как бы сказать...,- округлять в каплю.



#7 yatcheh

yatcheh
  • Участник
  • 13 221 сообщений

Отправлено 01 Июль 2017 - 23:50

Можно нагреть и изнутри, оставив стенки твёрдыми. Тогда однозначно будет перегретый кристалл, где температура выше плавления, а он сохраняет и форму, и самое главное - коэффициент теплопроводности ! акустические параметры и прочее.

 

Дык - это вариант, аналогичный нагреванию жидкости в закрытом сосуде. Главное - шо стенки есть :)

И состояние его будет вполне равновесным. Просто при более высоком давлении. Или - при отрицательном давлении (в случае льда).


Сообщение отредактировал yatcheh: 01 Июль 2017 - 23:52


#8 Хоббит)

Хоббит)
  • Участник
  • 3 869 сообщений

Отправлено 02 Июль 2017 - 00:07

... Не совсем так с жидкостью под давлением. Есть представление теплопроводности твёрдого тела через фононы - типа акустическая энергия в кристалле. Так вот, пока поток этой акустической энергии от кристалла каким-то образом может переносится через него от нагревателя к охладителю с некоторым запасом, до тех пор можно говорить о твёрдом теле.


В жидкости есть похожее явление - кавитация.


Дык - это вариант, аналогичный нагреванию жидкости в закрытом сосуде. Главное - шо стенки есть :)

Тут дело не в формальных стенках или форме, а в физических свойствах вещества : скорость звука, теплопроводность и т.д.,- при фазовых переходах они меняются, потому что нужно дать определение твёрдого и жидкого...  :al:



#9 yatcheh

yatcheh
  • Участник
  • 13 221 сообщений

Отправлено 02 Июль 2017 - 00:12

... Не совсем так с жидкостью под давлением. Есть представление теплопроводности твёрдого тела через фононы - типа акустическая энергия в кристалле. Так вот, пока поток этой акустической энергии от кристалла каким-то образом может переносится через него от нагревателя к охладителю с некоторым запасом, до тех пор можно говорить о твёрдом теле.


В жидкости есть похожее явление - кавитация.

 

Да это к моему вопросу отношения не имеет. Я не рассматриваю механизмы.

Кавитация, насколько я помню, связана с разрывом жидкости при отрицательном давлении, превозмогающем внутреннее давление. Для воды, если мне склероз не изменяет, это что-то около двадцати атмосфер. При чём тут это?


 

Тут дело не в формальных стенках или форме, а в физических свойствах вещества : скорость звука, теплопроводность и т.д.,- при фазовых переходах они меняются, потому что нужно дать определение твёрдого и жидкого...  :al:

 

Если мы начнём тут давать определения твёрдому и жидкому - у меня ни водки, ни печени для той водки не хватит, шобы доискаться до истины  :lol:



#10 Хоббит)

Хоббит)
  • Участник
  • 3 869 сообщений

Отправлено 02 Июль 2017 - 00:16

...Можно рассмотреть немного с другой стороны - с энергетической. Если принять, что при переходе между фазами выделяется некоторая энергия ( теплота плавления ), то ваш вопрос как раз о том, как эта теплота плавления уходит или приходит от / к кристаллу, и это происходит при постоянной температуре плавления - ясное дело, что при постоянной это не может происходить, т.к. у нас нет и массообмена.


Да это к моему вопросу отношения не имеет. Я не рассматриваю механизмы.

Кавитация, насколько я помню, связана с разрывом жидкости при отрицательном давлении, превозмогающем внутреннее давление. Для воды, если мне склероз не изменяет, это что-то около двадцати атмосфер. При чём тут это?

В чайнике вода шумит - это кавитация.


Вода ещё холодная в объёме, но локально ( зоны дислокации в твёрдом ) происходит ПЕРЕгрев, который, однако, рассасывается из-за более быстрого отвода тепла от этой зоны - пузырёк схлопывается.

В твёрдом теле точно такие же зоны локального ПЕРЕгрева, которые так же охлаждаются остальным кристаллом, пока выполняются некоторые условия.


А про водку - а вы не напрягайтесь, потому что ничего важного мы тут не решаем, обычно.  :al:






Количество пользователей, читающих эту тему: 0

0 пользователей, 0 гостей, 0 скрытых пользователей

Яндекс.Метрика