1 / 26

Velmi zředěné roztoky

Velmi zředěné roztoky. Velmi zředěné roztoky v metalurgii a materiálovém inženýrství Rozpustnost plynů v taveninách [H] Fe = 0,0026 hm. %, [N] Fe = 0,044 hm. % (1873 K) Mikrolegované oceli (slitiny) obsah příměsí 0,01 až 0,1 hm.% P ř ím ě si v polovodičích

locke
Download Presentation

Velmi zředěné roztoky

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Velmi zředěné roztoky • Velmi zředěné roztoky v metalurgii a materiálovém inženýrství • Rozpustnost plynů v taveninách • [H]Fe = 0,0026 hm.%, [N]Fe = 0,044 hm.% (1873 K) • Mikrolegované oceli (slitiny) • obsah příměsí 0,01 až 0,1 hm.% • Příměsi v polovodičích • GaAs:Si 2.1018 at/cm3 (xSi = 4,5.10-5) http://www.vscht.cz/ipl/termodyn/uvod.htm J. Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCHT Praha

  2. Aktivita složky roztoku Raoultův standardní stav Čistá látka (φ), T a p systému J. Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCHT Praha

  3. Aktivita příměsi ve velmi zředěném roztoku Henryho zákon (1803) Sievertsův zákon (1910) H2O(l) 298 K Fe(l) 1873 K J. Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCHT Praha

  4. Aktivitní koeficient příměsi ve velmi zředěném roztoku Formalismus interakčních koeficientů (parametrů) C. Wagner (Thermodynamics of Alloys, 1952) C.H.P. Lupis & J.F. Elliott (Acta Metallurgica, 1966) Binární systém 1-2, složka 1 rozpouštědlo, složka 2 příměs ln 2 = f(x2), Taylorův rozvoj v bodě x2  0 Interakční koeficient 1.řádu Interakční koeficient 2.řádu J. Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCHT Praha

  5. J. Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCHT Praha

  6. Aktivitní koeficient rozpouštědla Obecně platí: v oboru koncentrací, kde se příměs chová ideálně podle Henryho zákona, chová se rozpouštědlo ideálně podle Raoultova zákona, tj. 1 = 1. Integrace Gibbsovy-Duhemovy rovnice Pro konečné hodnoty x2 není tdm. konsistentní ! x2 0 J. Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCHT Praha

  7. Modifikace Pelton & Bale (1986) Pro všechny hodnoty x2 je tdm. konsistentní ! Vztahy mezi koeficienty J. Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCHT Praha

  8. Alternativní volba standardního stavu Henryho standardní stav H(x) – mol. zlomky Henryho standardní stav: Roztok složky 2 v rozp. 1, jednotková koncentrace (x, w, m, …) ideální chování ve smyslu HZ, dané T a p 2 = 0,135 J. Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCHT Praha

  9. J. Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCHT Praha

  10. J. Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCHT Praha

  11. Henryho standardní stav H(w) - hm.% Hmotnostní procento složky 2 - w2: J. Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCHT Praha

  12. J. Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCHT Praha

  13. Odchylky od ideálního chování ve smyslu HZ Binární systém 1-2, složka 1 rozpouštědlo, složka 2 příměs log H(w)2 = f(w2), Taylorův rozvoj v bodě w2  0 Interakční koeficient 1.řádu Interakční koeficient 2.řádu J. Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCHT Praha

  14. Přepočet hodnot interakčních parametrů 1.řádu J. Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCHT Praha

  15. Problémy při výpočtech Systém Fe-C (liq, 1873 K), aH(w)C pro xC = 0,15 Data:εCC = 7,8, MC = 12,01, MFe = 55,85

  16. Termodynamická stabilita zředěných roztoků J. Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCHT Praha

  17. N-složkové velmi zředěné roztoky J. Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCHT Praha

  18. N-složkové velmi zředěné roztoky Henryho standardní stav H(x) J. Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCHT Praha

  19. Aktivitní koeficient rozpouštědla Integrace Gibbsovy-Duhemovy rovnice J. Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCHT Praha

  20. Aktivitní koeficient rozpouštědla (2) x2, x3→ 0 Integrace rovnice (R1): Stejný výsledek obdržíme analogickým postupem po integraci rovnice (R2) J. Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCHT Praha

  21. Vztahy mezi interakčními parametry Obecně platí: Ternární systém 1-2-3: γ2, γ3= f(x2, x3) J. Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCHT Praha

  22. Vztahy mezi interakčními parametry (2) S trochou píle lze odvodit obecné vztahy: Všechny přepočetní vztahy mezi interakčními parametry jsou odvozeny v limitě xi → 0, i = 2, 3, …, N(x1 → 1). Pro malé, ale konečné koncentrace rozpuštěných příměsí neplatí uvedené vztahy přesně. J. Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCHT Praha

  23. N-složkové velmi zředěné roztoky Henryho standardní stav H(w) J. Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCHT Praha

  24. Přepočetní vztahy mezi standardními chemickými potenciály, aktivitami a aktivitními koeficienty pro různé standardní stavy J. Leitner, P. Voňka: Termodynamika materiálů J. Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCHT Praha

  25. Literatura • 3.1 Formalismus interakčních parametrů pro popis zředěných roztoků • C.H.P. Lupis, J.F. Elliott: Generalized interaction coefficient, Part I. Definitions, Acta Metallurgica 14 (1966) 529-538. • A.D. Pelton, Ch.W. Bale: A modified interaction parameter formalism for non-dilute solutions, Metall. Trans. 17A (1986) 1211-1215. • Ch.W. Bale, A.D. Pelton: The unified interaction parameter formalism: thermodynamic consistency and applications, Metall. Trans. 21A (1990) 1997-2002. • Z. Bůžek: Základní termodynamické výpočty v ocelářství, Hutnické aktuality 29 (1988) 5-105. • 3.2 Rozpustnost plynnů v taveninách • Y.A. Chang, K. Fitzner, M.X. Zhang: The solubility of gases in liquid metals and alloys, Progress in Mater. Sci. 32 (1988) 97-259. J. Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCHT Praha

  26. Data pro zředěné roztoky G.K. Sigworth, J.F. Elliott: The thermodynamics of liquid dilute iron alloys, Metal Sci. 8 (1974) 298-310. D. Bouchard, C.W. Bale: Simultaneous optimization of thermochemical data for liquid iron alloys containing C, N, Ti, Si, Mn, S, and P, Metall. Mater. Trans. B 26B (1995) 467-484. G.K. Sigworth, J.F. Elliott: The thermodynamics of dilute liquid copper alloys, Canadian Metall. Quart. 13 (1974) 455-461. G.K. Sigworth, J.F. Elliott: The thermodynamics of dilute liquid cobalt alloys, Canadian Metall. Quart. 15 (1976) 123-127. G.K. Sigworth, J.F. Elliott, G. Vaughn, G.H. Greiger: The thermodynamics of dilute liquid cobalt alloys, Canadian Metall. Quart. 16 (1977) 104-110. G.K. Sigworth, T.A. Engh: Refining of liquid aluminum – a review of important chemical factors, Scand. J. Metall. 11 (1982) 143-149. M.-C. Heuzey, A.D. Pelton: Critical evaluation and optimization of the thermodynamic properties of liquid tin solutions, Metall. Mater. Trans. B 27B (1996) 810-828. Fe Cu Co Ni Al Sn J. Leitner - Ústav inženýrství pevných látek, VŠCHT Praha

More Related