Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Расчет термодинамических характеристик сплава по диаграмме состояния





Задача. По диаграмме состояния системы Fe–Mn рассчитать теплоты растворения и коэффициенты активности марганца и железа в расплаве Fe–Mn с атомным содержанием марганца 30 % при 1673 К, использовав ТРР.

Исходные данные. 1. Диаграмма состояния Fe–Mn [13] (см. рисунок). 2. Температура и теплота плавления марганца и железа:

T плn) = 1517 К, D H плn) = 14,6 кДж/моль,

T пл (Fe) = 1809 К, D H пл (Fe) = 15,2 кДж/моль.

Теория. В жидко-твердой области химические потенциалы компонентов в жидкой и твердой фазах при температуре Т, соответствующие равновесию фаз, одинаковы:

.

– В качестве стандартного состояния выбираем чистый компонент i в жидком и твердом состояниях соответственно для жидкой и твердой фаз. Учитывая, что

– и

аi = g iхi,

– получаем следующие уравнения для компонентов бинарного сплава:

(1.46)

Температура T в двухфазной области и соответствующие ей составы равновесных фаз (точки и ) определяются из диаграммы состояния (см. рисунок).

– В системе уравнений (1.46) неизвестны четыре коэффициента активности компонентов в жидкой и твердой фазах. Дляих определения необходимы еще два уравнения. Воспользуемся приближением ТРР, согласно которому

D H 1 = ln g1 = (1 - x 1)2W; (1.47)

D H 2 = ln g2 = (1 - x 2)2W, (1.48)

– где W - энергия взаимообмена, является параметром теории.

– С учетом выражений (1.47) и (1.48) уравнения (1.46) преобразуется к виду:


, (1.49)


. (1.50)

– Уравнения (1.49) и (1.50) содержат две неизвестные величины и легко разрешаются относительно W(ж) и W(тв).

Решение. Из диаграммы состояния системы Fe–Mn видно, что сплав с атомным содержанием марганца 30 % кристаллизуется в диапозоне температур 1685–1663 К. Рассмотрим равновесие между жидкой и твердой фазами при 1673 К: = 0,335; = 0,665; = 0,275; = 0,725. Подставив исходные данные в уравнение (1.49), получим

W(тв) = 2354 + 0,840×W(ж).

– По уравнению (1.50) вычисляем энергию взаимообмена W(ж):

W(ж) = 4742 Дж/моль.

– Теплоты растворения и коэффициенты активности марганца и железа в расплаве Fe–Mn (х Mn = 0,3) при 1873 К находим по уравнениям (1.47) и (1.48):

– D H Mn = (1 - x Mn)2W = (1 - 0,3)2×4742 = 2324 Дж/моль;

– ln gMn = (1 - x Mn)2W / RT = 2324/(8,31×1873) = 0,149; gMn = 1,16;

– D H Fe = (1 - x Fe)2 W = (1 - 0,7)2×4742 = 427 Дж/моль;

– ln gFe = D H Fe / RT = 427/(8,31×1873) = 0,0274; gFe = 1,03.

Примечания. 1. Расчет правильно предсказывает положительные отклонения системы Fe–Mn от закона Рауля.

– 2. Термодинамический метод часто используется для построения диаграммы состояния.

– 3. Область применения ТРР ограничена системами, образующими непрерывный ряд твердых растворов. В общем случае описанный метод расчета термодинамических величин является приближенным и может быть рекомендован только для оценочных расчетов при отсутствии экспериментальных данных.







Дата добавления: 2015-08-12; просмотров: 658. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!




Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...


Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...


Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...


ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Статика является частью теоретической механики, изучающей условия, при ко­торых тело находится под действием заданной системы сил...

Способы тактических действий при проведении специальных операций Специальные операции проводятся с применением следующих основных тактических способов действий: охрана...

Искусство подбора персонала. Как оценить человека за час Искусство подбора персонала. Как оценить человека за час...

Этапы творческого процесса в изобразительной деятельности По мнению многих авторов, возникновение творческого начала в детской художественной практике носит такой же поэтапный характер, как и процесс творчества у мастеров искусства...

Тема: Составление цепи питания Цель: расширить знания о биотических факторах среды. Оборудование:гербарные растения...

В эволюции растений и животных. Цель: выявить ароморфозы и идиоадаптации у растений Цель: выявить ароморфозы и идиоадаптации у растений. Оборудование: гербарные растения, чучела хордовых (рыб, земноводных, птиц, пресмыкающихся, млекопитающих), коллекции насекомых, влажные препараты паразитических червей, мох, хвощ, папоротник...

Типовые примеры и методы их решения. Пример 2.5.1. На вклад начисляются сложные проценты: а) ежегодно; б) ежеквартально; в) ежемесячно Пример 2.5.1. На вклад начисляются сложные проценты: а) ежегодно; б) ежеквартально; в) ежемесячно. Какова должна быть годовая номинальная процентная ставка...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2025 год . (0.008 сек.) русская версия | украинская версия