Thông tin tài liệu:
SỰ CHUYỂN PHA CỦA VẬT CHẤT10.1 KHÁI NIỆM VỀ PHA, SỰ CHUYỂN PHA10.1.1 Khái niệm về pha + Pha: Tập hợp những phần đồng tính trong một hệ được coi là có cùng một pha. - Phần đồng tính trong hệ là phần mà các đặc trưng vật lý của nó (độ dẫn điện, độ dẫn nhiệt...) là như nhau trong hệ hoặc biến đổi liên tục. Đặc điểm dể nhận biết các pha trong hệ là khi chúng được phân cách nhau rõ rệt bởi mặt ngăn cách. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Vật lý phân tử và nhiệt học - Chương 10 - Trang 152 - CHƯƠNG 10 : SỰ CHUYỂN PHA CỦA VẬT CHẤT10.1 KHÁI NIỆM VỀ PHA, SỰ CHUYỂN PHA 10.1.1 Khái niệm về pha + Pha: Tập hợp những phần đồng tính trong một hệ được coi là có cùngmột pha. - Phần đồng tính trong hệ là phần mà các đặc trưng vật lý của nó (độ dẫn điện,độ dẫn nhiệt...) là như nhau trong hệ hoặc biến đổi liên tục. Đặc điểm dể nhận biết các pha trong hệ là khi chúng được phân cách nhau rõrệt bởi mặt ngăn cách. + Ví dụ: - Không khí có sương mù là một hệ hai pha . Pha khí: không khí. . Pha lỏng: các giọt nước nhỏ. - Hỗn hợp nước và dầu hỏa là hệ hai pha: pha nước và pha dầu được ngăncách với nhau bởi một mặt phân cách rõ rệt. - Dung dịch nước và rượu etylic là hệ 1 pha. Trạng thái của vật chất có thể ở 3 dạng: rắn, lỏng, khí nhưng pha thì có thểnhiều hơn. 10.1.2 Sự chuyển pha Trong điều kiện nhiệt độ và áp suất thích hợp thì một hệ chuyển từ pha nầysang pha khác: người ta gọi đó là quá trình chuyển pha. - Ví dụ: Sự biến đổi trạng thái của một hệ từ rắn sang lỏng sang khí hoặc ngượclại: là một trường hợp của biến đổi pha. - Người ta chia chuyển pha thành hai loại: 10.1.2.1 Chuyển pha loại I + Đặc trưng chung: - Có thu nhiệt hoặc tỏa nhiệt, gọi là nhiệt chuyển pha. - Thể tích riêng thay đổi đột ngột. m Từ đặc điểm trên dẫn đến Entropi hệ, mật độ khối lượng hệ ( ρ = ) và vnăng lượng hệ biến đổi nhảy vọt. + Các quá trình biến đổi pha loại 1 thường gặp là: - Sự nóng chảy, sự đông đặc. - Trang 153 - - Sự hóa hơi, sự ngưng tụ. - Sự thăng hoa, sự ngưng hoa... 10.1.2.2 Chuyển pha loại II + Đặc trưng chung : - Không có nhiệt chuyển pha: hệ không trao đổi nhiệt với bên ngoài. - Thể tích riêng không thay đổi đột ngột mà biến đổi liên tục. - Một số tính chất vật lý của hệ như nhiệt dung riêng cP, hệ số nở đẳng áp 1 ⎛ δV ⎞ 1 ⎛ δV ⎞ α= ⎟ ; hệ số nén đẳng nhiệt χ T = − ⎜ ⎟ biến đổi đột ngột. ⎜ V ⎝ δT ⎠ P V ⎝ δ P ⎠T + Ví dụ: - Sự chuyển pha của kim loại sang siêu dẫn ở nhiệt độ cực thấp như: Chì (Pb) ở nhiệt độ T = 7,260K Nhôm (Al) ở nhiệt độ T = 1,140K10.2 MỘT SỐ HIỆN TƯỢNG CHUYỂN PHA LOẠI I 10.2.1 Sự nóng chảy và sự đông đặc - Sự nóng chảy là quá trình vật chất chuyển từ pha rắn sang lỏng. Ví dụ: nước đá ở 00C (rắn) sang nước ở 00C (lỏng) - Sự đông đặc là quá trình vật chất chuyển từ pha lỏng sang pha rắn(ngược với quá trình nóng chảy). 10.2.1.1 Đặc điểm - Quá trình nóng chảy hoặc đông đặc chỉ diễn ra khi có trao đổi nhiệt giữa hệvà khoảng ngoài. - Ở một giá trị áp suất ngoài, chất rắn kết tinh có một nhiệt độ nóng chảy vànhiệt độ đông đặc xác định, nhiệt độ đó được giữ không đổi trong suốt thời gian vậtnóng chảy hoặc đông đặc. - Trong cùng một điều kiện như nhau, chất rắn kết tinh nóng chảy và đôngđặc ở cùng một nhiệt độ. Ví dụ : Fe có tnc = 15300C Cu có tnc = 10330C Vonfram có tnc = 33700C - Khi vật rắn nóng chảy hoặc đông đặc hoàn toàn thì nhiệt độ vật lại tiếp tụcthay đổi. - Sự biến đổi thể tích riêng: thông thường khi nóng chảy thể tích riêng vật rắntăng, ngược lại khi đông đặc thể tích riêng giảm. Tuy vậy vẫn có một số truờng hợp - Trang 154 -thể tích riêng giảm khi nóng chảy và tăng khi đông đặc, người ta cho rằng số chất loạinầy có pha rắn “rỗng” hơn pha lỏng. - Ảnh hưởng của áp suất ngoài: khi áp suất ngoài tăng, nhiệt độ nóngchảy tnc tăng, điều nầy được giải thích là: trong điều kiện áp suất lớn, sự nở thể tíchcủa vật nóng chảy bị cản trở nhiều hơn làm mạng tinh thể khó bị phá vỡ hơn. 10.2.1.2 Giải thích + Quá trình nóng chảy: vật rắn kết tinh khi nhận nhiệt thì độngnăng chuyển động nhiệt và thế năng của các hạt cấu thành đều tăng làm các hạt táchxa nhau hơn. - Khi nhiệt độ vật đạt t = tnc động năng chuyển động nhiệt của các hạt đủlớn, biên độ dao động nhiệt lớn làm liên kết phân tử bị phá vỡ, cấu trúc tinh thể bị phávơ,î quá trình nóng chảy bắt đầu... nhiệt độ tnc gọi là nhiệt độ nóng chảy. Trong khinóng chảy nhiệt độ của hệ giữ không đổi, phần năng lượng cun ...