71913

Powstawanie litego polikrysztalu z wyjściowego proszku jest związane ze stopniowym zanikiem powierzchni ciało stałe - gaz, na rzecz powierzchni ciało stale - ciało stałe (i). Proces taki, jak wykażemy, jest samorzutny - zachodzi bez udziału pracy wykonanej na układzie Miarą samorzutności procesu jest, jak wiadomo, spadek potencjału termodynamicznego układu Ponieważ potencjał ten jest funkcją stanu ( ciśnienie, temperatura, wielkość powierzchni, skład chemiczny), dlatego różnica potencjałów dla dwóch różnych stanów nie zależy od drogi procesu, a tylko od wielkości wyjściowych i końcowych parametrów stanu (

2). W opisywanej przez nas sytuacji procesu izotermiczno - izobarycznego, przebiegającego bez zmiany składu chemicznego, jedynymi parametrami, od których zależy A G, są wielkości i rodzaj powierzchni Stąd też spadek potencjału termodynamicznego Gibbsa jest tu równy spadkowi całkowitej energii powierzchniowej układu ( 3 ). Przy założeniu, że rozwinięcie powierzchni proszku jest dwa razy większe od rozwinięcia powierzchni granic m lędzyziarnowych polikrysztalu, spadek ten jest jednoznacznie zdefiniowany przez wyjściowe

1

—y ij ~ y

rozwinięcie powierzchni i różnicę 2'    Ta ostatnia wielkość jest, jak już

wykazaliśmy w wykładzie czwartym, mniejsza od zera, co udowadnia samorzutność procesu.

W wyrażeniu na spadek potencjału termodynamicznego zawarta jest także ważna informacja o czynniku decydującym o możliwości zachodzenia procesu, innymi słowy o “sile napędowej” procesu. Siłę napędową definiuje się poprzez analogie ze zwykłą silą fizyczną (4).

Jak wynika z tego co już powiedzieliśmy, dla określenia siły napędowej należy ustalić od jakich zmiennych zależy spadek potencjału, a więc określić drogę procesu Znajdując wielkość A G dla dowolnego odcinka czasowego A t, można łatwo zauważyć, że jest on funkcją zmiany ( ubytku ) swobodnej powierzchni A a ( 5) Stąd też czynnikiem determinującym możliwość zachodzenia procesu spiekania 1

jest różnica 2    _> zgodnie z definicją sity napędowej. Nie jest mm natomiast

wielkość rozwinięcia powierzchni, jak niekiedy mylnie się sądzi. Rozwinięcie powierzchni decyduje natomiast o kinetyce procesu.

Analizując zmiany energii występujące w trakcie spiekania wykazaliśmy ( patrz wykład poprzedni), że spiekanie jest procesem samorzutnym, dając tym samym odpowiedź na pytanie: "dlaczego proces zachodzi ?", W tym wykładzie postawimy następujące pytanie: “ w jaki sposób proces zachodzi ’”, co jest w istocie pytaniem o mechanizm spiekania, o to, jakie procesy muszą zachodzić, aby spadek energii rzeczywiście wystąpił? Odpowiedź na to pytanie ma nam wyjaśnić, w jaki sposób