Неравновесное состояние кристалла

[yatcheh]

  В 01.07.2017 в 21:12, Хоббит) сказал:

 то ваш вопрос как раз о том, как эта теплота плавления уходит или приходит от / к кристаллу

 

Вовсе нет. Поскольку процесс априори - неравновесный, то и теплообмен, и массобмен априори идут с некоторой ненулевой скоростью. А вот эта скорость как раз и не волнует. Достаточно условия, что теплопроводность кристалла достаточна для того, что бы он находился в квазиизотермических условиях. Это не невыполнимое условие, в нём нет ничего маргинального.

[Хоббит)]

Ну, тут много сторон... Неравновесный - значит что-то меняется. А как без понимания кинетики это описАть?

Есть ещё понятие метастабильный - когда кристаллу передана вся энергия для плавления, но он ещё находится в твёрдом состоянии.

А вот другая сторона - кристалл находится при температуре плавления, но энергии на плавление ему не дали - в какой фазе он будет, если мы не будем рассматривать кинетику и механизмы ?

Если фаза не известна, то какая  него теплопроводность - как у твёрдого или как у жидкости?

  В 01.07.2017 в 21:18, yatcheh сказал:

... Достаточно условия, что теплопроводность кристалла достаточна для того, что бы он находился в квазиизотермических условиях....

На пороге плавления образуются две фазы с разными даже механизмами теплопроводности и массообмена. Если массообмен исключить, то твёрдая и жидкая фазы будут отличаться температурой и будут находиться в процессе теплообмена ( и массо- тоже, конечно, но мы для большей достоверности опускаем это ).

Теплота плавления передаётся снаружи ( но не обязательно через грани ) через механизмы доминирующей фазы,- допустим, через кристалл.

...Поэтому без учёта динамики процесса трудно говорить о неравновесном состоянии при плавлении.

Короче, получается, что кристалл в процессе плавления всегда горячее, чем жидкость. Температура здесь понимается через фононы.

Изменено 1 Июля, 2017 в 21:36 пользователем Хоббит)

[yatcheh]

  В 01.07.2017 в 21:40, Хоббит) сказал:

Ну, тут много сторон... Неравновесный - значит что-то меняется. А как без понимания кинетики это описАть?

 

 

Само собой, меняется. Меня интересовал феномен только на качественном уровне. 

 

 

  В 01.07.2017 в 21:40, Хоббит) сказал:

 

Есть ещё понятие метастабильный - когда кристаллу передана вся энергия для плавления, но он ещё находится в твёрдом состоянии.

...Поэтому без учёта динамики процесса трудно говорить о неравновесном состоянии при плавлении.

 

Метастабильный - это качественное описание неравновесного состояния с очень малой скоростью перехода. Если наблюдателю невтерпёж дождаться хоть какого-то изменения в системе, он пишет в "дневник наблюдений" - метастабильное. Никакого сакрального физического смысла это слово не несёт.

 

 

  В 01.07.2017 в 21:40, Хоббит) сказал:

А вот другая сторона - кристалл находится при температуре плавления, но энергии на плавление ему не дали - в какой фазе он будет, если мы не будем рассматривать кинетику и механизмы ?

 

 

Бесконечный идеальный кристалл, находящийся при температуре плавления, будет твёрдым. Если кристалл неидеальный, то для него температура плавления не будет константой по объёму, и там возникнут области жидкой фазы, при этом изотермичность будет нарушена.

 

  В 01.07.2017 в 21:40, Хоббит) сказал:

 

Короче, получается, что кристалл в процессе плавления всегда горячее, чем жидкость. Температура здесь понимается через фононы.

 

Так я о том и толкую. При неравновесном процессе плавления - это естественно! Как и при неравновесном испарении перегретой жидкости.

[St2Ra3nn8ik]

Еще в доинтернетовскую читал про удачные попытки перерегрева кристаллов (кажется, Zn). Но где читал, не помню...

[Хоббит)]

  В 02.07.2017 в 17:33, yatcheh сказал:

...

Бесконечный идеальный кристалл, находящийся при температуре плавления, будет твёрдым. Если кристалл неидеальный, то для него температура плавления не будет константой по объёму, и там возникнут области жидкой фазы, при этом изотермичность будет нарушена.

Так я о том и толкую. При неравновесном процессе плавления - это естественно! Как и при неравновесном испарении перегретой жидкости.

Понятие твёрдости сомнительно для рассмотрения в данной теме, мне кажется.

Без динамики процесса не получится ответить на вопросы. А динамика она имеет фазы, скорость и длительность - нужно соотнести эти вещи с неравновесностью, что считать неравновесностью - 10% расплавилось или 1%...?

Я вчера другой пример вспомнил - переохлаждённая жидкость ( или раствор ). Можно рассмотреть ваши вопросы на примере переохлаждённой воды и/или ближе "перегретый" лёд.

  В 02.07.2017 в 17:50, St2Ra3nn8ik сказал:

Еще в доинтернетовскую читал про удачные попытки перерегрева кристаллов (кажется, Zn). Но где читал, не помню...

У цинка есть разные кристаллические состояния - там хитрее, запутаннее ситуация.

Плюс у металлов т/ж гораздо выше теплопроводность, а это накладывает отпечаток на динамику той неравновестности,- она мчится быстрее, чем в неметаллических веществах т/ж.

Лёд, по идее можно нагревать СВЧ в объёме... Лучше рассмотреть процессы на нём, он хорошо изучен и простой.

[yatcheh]

  В 02.07.2017 в 17:56, Хоббит) сказал:

что считать неравновесностью - 10% расплавилось или 1%...?

 

 

Неравновесным считается любое состояние, не являющееся равновесным

Не важно сколько уже там расплава - важно только, что количество расплава изменяется с течением времени. А в течении какого времени - тоже не важно. Как говорят ирландцы - "Когда Господь создавал время, он создал его достаточно"

Изменено 2 Июля, 2017 в 18:15 пользователем yatcheh

[Хоббит)]

Я же писАл выше, что теплопроводность меняется даже в механизме, поэтому вопрос имеет смысл только когда твердой фазы гораздо больше жидкой.

[yatcheh]

  В 02.07.2017 в 18:25, Хоббит) сказал:

Я же писАл выше, что теплопроводность меняется даже в механизме, поэтому вопрос имеет смысл только когда твердой фазы гораздо больше жидкой.

 

Да и чёрт с ней, с теплопроводностью! Это меняет кинетику в числах, но принципиально на феномен перегрева кристалла никак не влияет.

[Хоббит)]

По поводу скорости и динамики неравновесности. У вас вода может быть переохлаждённой - согласны? И может быть такой долго,- пока её хорошенько не возмутят, - факторы и их сила начала кристаллизации воды известны. Поэтому ясно, что может быть и хорошо наблюдаемая неравновестность, и совсем незаметная,- скорость важна.

  В 02.07.2017 в 18:28, yatcheh сказал:

Да и чёрт с ней, с теплопроводностью! Это меняет кинетику в числах, но принципиально на феномен перегрева кристалла никак не влияет.

Тогда ещё раз объясните, что именно вы хотите вычислить? И как функцию от чего?

[yatcheh]

  В 02.07.2017 в 18:29, Хоббит) сказал:

По поводу скорости и динамики неравновесности. У вас вода может быть переохлаждённой - согласны? И может быть такой долго,- пока её хорошенько не возмутят

 

Долго, но - не бесконечно долго. Скорость образования зародышей льда - не нулевая, хотя и может очень малой. Неравновесность - она или есть, или нет. И скорость перехода совершенно не важна.

 

  В 02.07.2017 в 18:29, Хоббит) сказал:

 

Тогда ещё раз объясните, что именно вы хотите вычислить? И как функцию от чего?

 

Ещё раз объясняю - я ничего не хочу вычислить, меня интересовал феномен перегретого кристалла на качественном уровне. Я хотел найти аналогии в поведении перегретого кристалла и перегретой жидкости, и физически обосновать эти аналогии.