1
AGH, Wydział Energetyki i Paliw, kierunek: Energetyka
Rok 2014/2015
Inżynieria Materiałowa w Energetyce – ćwiczenia
Zajęcia 7 - zadania
Termodynamika defektów punktowych w kryształach
Literatura:
1. Materials Science and Engineering. An Introduction. W.D. Callister, John Wiley & Sons 2007.
Rozdz. 4. Imperfections in solids.
2. Solid State Chemistry. An Introduction. L.E. Smart, E.A. Moore, CRC Press 2005.
Rozdz. 5. Defects and Non-stoichiometry.
3. Wstęp do Fizyki Ciała Stałego, C. Kittel, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1999.
Rozdz. 18. Defekty punktowe.
4. Chemia Ciała Stałego, J. Dereń, J. Haber, R Pampuch, PWN 1975.
Część II. Kryształy rzeczywiste i chemia defektów: Rozdz. 7. Defekty punktowe
Zadania:
1. Oblicz entropię konfiguracyjną kryształu zawierającego 1000 atomów i 10 wakancji.
2. Wykaż, że zmiana entalpii swobodnej (ΔG) związana z tworzeniem wakancji w krysztale jest
dana wzorem:
n
N
n
n
n
N
N
N
kT
h
n
G
ln
ln
(Δh – entalpia tworzenia jednej wakancji, k – stała Boltzmanna, T – temperatura w skali
bezwzględnej, N – liczba atomów, n – liczba wakancji, n+N liczba dostępnych pozycji w sieci
krystalicznej).
3. Wykaż, że równowagowa koncentracja wakancji wynosi
kT
h
e
n
N
n
.
4. Oblicz równowagową liczbę wakancji w 1 cm
3
miedzi oraz udział wakancji we wszystkich
węzłach sieci w 1000°C. Energia tworzenia wakancji wynosi 0,9 eV/atom; M
Cu
= 63,5 g/mol;
d
1000
= 8,4 g/cm
3
. (t. top Cu = 1084°C).
5. Oblicz energię tworzenia wakancji w srebrze wiedząc, że równowagowa liczba wakancji w
800°C wynosi 3,6·10
23
m
-3
. Masa atomowa i gęstość (w 800°C) wynoszą odpowiednio 107,9
g/mol i 9,5 g/cm
3
.