Видеокурс по SIMATIC STEP 7


Жидкое агрегатное состояние

Жидкое агрегатное состояние
Первоначальные представления о жидком состоянии ограничивались понятиями лишь хаотического поступательного движения частиц, что справедливо только для очень высоких температур, близких к критической.

Средние величины скоростей частиц жидкости определяются приведенным ранее уравнением (1) молекулярно-кинетической теории материи. Кинетическая энергия, рассчитанная по этой формуле, соответствует средней кинетической энергии частиц. Однако отдельные частицы при этом могут обладать энергией, значительно превышающей средний уровень, и благодаря этому вылетать из объема жидкости еще до температуры кипения. Этим объясняется испарение, возникающее ниже температуры кипения жидкости, даже при твердом состоянии вещества и наличие при этом определенной упругости паров.
При температурах значительно ниже критической для жидкости характерны определенные закономерности в расположении центров колебаний соседних частиц, т.е. так называемый ближний порядок. Однако в отличие от кристаллов, где центры колебаний неподвижны, в жидкости происходит скачкообразное смещение самих положений равновесия, вокруг которых колеблются ионы. Отдельные элементарные упорядоченные группы в жидкости расположены хаотически, т.е. так называемый дальний порядок здесь отсутствует.

Наличие ближнего порядка в жидкости, особенно при температурах, близких к точке кристаллизации, установлено экспериментально с помощью рентгеноструктурного анализа.
Движение частиц в жидкости недостаточно упорядочено по сравнению с кристаллами и недостаточно хаотично по сравнению с газами. Поэтому теория жидкого состояния наиболее трудна и относительно мало разработана.

Существует ряд теорий, рассматривающих жидкость как систему с сильно искаженной структурой кристалла (квазикристаллическая и субмикрокристаллическая теории) и различные статистические теории (свободного объема, дырочная и релаксационная)
Применительно к силикатным расплавам О.А. Есиным и другие разработана ионная теория, которая хорошо объясняет электропроводность шлаковых расплавов и дает возможность установить связь с последующими процессами кристаллизации. Этими последними работами опровергнута молекулярная теория расплавов Таммана.

Согласно ионной теории, первую стадию образования структуры силикатного расплава условно можно представить как распадение кристалла при плавлении на простейшие ионы, соответствующие химическим элементам: Si++++, Al+++, Fe++, O - - и другие.

Далее в результате действия сил притяжения между разноименными ионами происходит образование комплексных ионов типа SiO4 - - - - ,PO4- - - - , AlO3 - - - др., из которых строятся цепочки различной длины SixOy-z, AlmOn-k и т. п.

Группировка простых ионов происходит не случайно (согласно статистическому распределению), а в соответствии со «сродством» друг к другу (ближний порядок), т.е. ионы, энергия взаимодействия которых велика, группируются друг около друга, оттесняя слабые ионы. Последние в свою очередь образуют свои упорядоченные группы. Отсюда возникает микронеоднородность расплава, приводящая в предельных случаях к образованию двух различных несмешивающихся жидкостей (так называемая ликвация).
Величина комплексных ионов в расплаве зависит, например, для SiO2 от соотношения O: Si (рисунок 10). При увеличения этого соотношения от 2 до 4 (что достигается введением в расплав ионов кислорода с соединениями типа FeO, MgO, CaO, MnO и другие) размер комплексных ионов уменьшается. Объемная решетка SiO2 дробится на цепочки разной длины, а при O/Si = 4 превращается в отдельные тетраэдры. Катионы Mg++, Cu++, Mn++ и другие располагаются против свободных зарядов на концах цепи. Поэтому длина комплексов зависит от соотношения кислорода к основным металлам Mg, Ca, Fe, Mn, и другие



Рисунок 10 – Комплексные ноны типа SixOyz при разных
отношениях O : Si


Влияние сварочного тока на распределение твердости в многослойных соединениях из стали 30ХГСА

Сталь 30ХГСА относится к группе термически упрочняемых сталей, чувствительных к скоростям охлаждения. Это в значительной степени сказывается...

Анализ микроструктуры металла шва

Традиционно в литературе выделяют 6 основных зон сварного соединения: металл шва, участок неполного расплавления...

Высокоглиноземистые огнеупоры

С увеличением содержания А12О3 в алюмосиликатных огнеупорах повышаются их огнеупорные свойства. Все соединения с содержанием больше...