Img00036

40

energię swobodną. Im większą energię swobodną ma dana faza w określonych warunkach, tym jest ona mniej trwała i jeżeli tylko jest to możliwe ulega ona przemianie w fazę o mniejszej energii swobodnej.

Rys. 1.44-1. Zmiana energii swobodnej faz ciekłej i stałej przy zmianie temperatury

Na rysunku 1.44-1 pokazano zmianę energii swobodnej faz ciekłej i stałej tego samego metalu w zależności od temperatury. Poniżej temperatury krzepnięcia (krystalizacji) T_k mniejszą energię swobodną ma faza stała, powyżej — faza ciekła. Tak więc poniżej T_k fazą trwałą jest faza stała, powyżej — faza ciekła. W temperaturze T_k obie fazy są w równowadze i występują jednocześnie.

1.45.    Doprowadzenie energii cieplnej do struktury krystalicznej prowadzi do coraz silniejszych drgań atomów uwięzionych w siatce krystalicznej wokół ich położeń równowagi. Z podwyższaniem temperatury drgania te stają się coraz silniejsze — makroskopowa objętość ciała zwiększa się. Gdy energia drgań przekroczy energię wiązań atomów w krysztale, więzy utrzymujące atom w strukturze krystalicznej ulegają zerwaniu — ciało topi się. W gorącej ciekłej masie atomy znajdujące się w bezładnym ruchu cieplnym mają różne energie.

1.46.    Przy ochładzaniu stopionej masy energie ruchu cieplnego atomów stopniowo maleją. Atomy o niewielkich energiach kinetycznych, gdy zbliżą się do siebie na tyle blisko, że siły oddziaływań między nimi stają się znaczące, mogą się połączyć, tworząc zarodek krystalizacji. Rozpoczyna się wtedy proces krystalizacji — proces przemiany fazy ciekłej w stałą. Polega on na powstawaniu w cieczy zarodków krystalizacji w postaci drobnych kryształków oraz na rozroście tych zarodków. Rozrost zarodka krystalizacji następuje w wyniku przyłączania się do niego atomów z fazy ciekłej i zajmowania przez nie położeń odpowiadających określonym pozycjom w krystalicznej