208 4

_r ruMC/ STflUłCTURAl NC

_r ruMC/ STflUłCTURAl NC

. przykładem obliczania siły pędnej dla zachodzących w materiałach iw„mlnVch jest krystalizacja. Rozważania przeprowadzono dla krys-wlsię lodu). W temperaturze topnienia ₍r, = 273 K pod m 1013 hPa; w oda i lód znajdują się w stanie równowagi, a zatem entalpie ^Cl otodne wody i lodu są takie same; AC = 0. Ponieważ entalpie swobodne wody (CS) i lodu (&) w temperaturze T_t są określone równaniami:

(r-tr-TS*

G¹ = H¹ — TS¹

zatem w temperaturze T.

AG = AH- T,AS = 0 przy czym

AH = H* - H' i AS^r-S¹

a stąd

(7.2)

AS = ^ 1

W tym przypadku AH jest ciepłem topnienia. W celu stopienia lodu należy dostarczyć ciepła. Entropia jest miarą nieporządku, dlatego z równania (7.2) wynika, że większy nieporządek w przestrzennym rozmieszczeniu cząsteczek panuje w wodzie niż w lodzie (uporządkowanie atomów w cieczy jest mniejsze ni/ w kiysziąle). Podczas topnienia lód pochłania ciepło, a tworząca się. woda ma wyższą

chłodzona do temperatury T < T, wykazuje tendencję do zamarza-*°°* „ t_Vm procesem zmianę entalpii swobodnej określa równanie

W*** ^{Z 3}

- ,C - AW - ^rAS    r^?-3)

ą// i AS sa niezależne od temperatury (takie założenie jest poprawne _% .viⁿ‘^UJ,C,ju/>ch przcchłodzeń; A7 I, - T). z równań (7.2) i (7.3) otrzymujemy

^ ^AC*^^ir'-^r)    (7.4)

. yK^ niC wykorzystajmy powyższe rozważania do wyznaczenia sity pędnej ⁴³ zcia przechlodzoncj o I K wody (AT= 1 Ki Dla wody. okreilone v '^‘'"kalorymetrycznym, ciepło topmema AH = 334 kJ kg dlatego z rów-^i*#**' ₀irzy.nnj^cin>’ ^AC ~ ^{(334 1,/273} = ^{1:22 u} kg ¹ (lub 22 J mol '). £•* ¹    ■ lodu o ^{1 K} P^{owoduJC w}y^lwor/cnic takiej samej sity pędnej do topnienia

₇4 Zależno^ entalpii swobodnej wody i lodu od temperatur} Powyżej temperatury T, ***    0U> ^C-^*^{WiCCłUbilnąpOSlaC}'^{4H,0jCSlWOda Pon,iCJ} stabilną postacią H_;0 jest lód.

gdy/ 6*-o >

Zależność entalpii swobodnej wody i lodu od temperatury przedstaw tono na ^ 7.4. Z tego rysunku widać, że obszary' stabilności wody i lodu są określone położeniem krzywych entalpii swobodnej dla tych dwóch stanów skupienia H_:0.

7.1.2. Zmiany struktury w stanie stałym

Wyżej opisane rozwiązanie można również zastosować do /.mian struktury- w stanie julym. na przykład do zmiany struktury krystalicznej RSC - RPC w żelazie lub RPC - HZ w tytanie. Wówczas

(7.5)

A H

AG = — (T,-T)

* r

209