На основании данных о температурах начала кристаллизации системы в таблице. вещества A-RbCl и B-SrCl2. Содержание вещества A, мол. %: 0, 10,...
Условие:
На основании данных о температурах начала кристаллизации системы в таблице. вещества A-RbCl и B-SrCl2. Содержание вещества A, мол. %: 0, 10, 20, 30, 40, 45, 50, 55, 65, 70, 75, 80, 90, 100. Температура начала кристаллизации K.: 1147, 1089, 1004, 906, 964, 975, 978, 969, 896, 827, 853, 879, 960, 999. T1=1073, T2=923. Содержание вещества A, мол. %: a=35, b=5, c=35, d=85. Выполните следующие задания: 1. Постройте диаграмму состояния. 2. Определите составы химических соединений. 3. Определите качественные и количественные составы эвтектик. 4. Определите, в каком физическом состоянии находятся системы, содержащие b, с, d % вещества А при температуре Т1. Что произойдет с этими системами, если их охладить до температуры Т2? 5. Определите число фаз и число степеней свободы системы при эвтектической температуре и содержании А: а) 95%; б) 5%. 6. Определите, при какой температуре начнет отвердевать расплав, содержащий b % вещества А. При какой температуре он отвердеет полностью? Каков состав первых выпавших кристаллов? 7. Определите, при какой температуре начнет плавиться сплав, содержащий с % вещества А. При какой температуре он расплавится полностью? Каков состав первых капель расплава? 8. Определите, какой компонент и в каком количестве выкристаллизуется, если 2 кг расплава, содержащего а % вещества А, охладить от Т1 до Т2.
Решение:
-
Для построения диаграммы состояния необходимо использовать данные о температуре начала кристаллизации веществ A-RbCl и B-SrCl2 при различных содержаниях вещества A. Построим график, где по оси абсцисс будут отложены мол. % вещества A, а по оси ординат - температура начала кристаллизации K.
-
Для определения составов химических соединений необходимо найти точки пересечения кривых на диаграмме состояния. В данном случае, точки пересечения соответствуют составам химических соединений A-RbCl и B-SrCl2.
-
Качественный состав эвтектика определяется точкой пересечения кривых на диаграмме состояния, где начинается образование эвтектической смеси. Количественный состав эвтектика определяется путем расчета содержания вещества A и B в эвтектической смеси.
-
Для определения физического состояния системы при содержании b, c, d % вещества А при температуре Т1 необходимо сравнить температуру Т1 с температурой начала кристаллизации и плавления соответствующих веществ. Если Т1 находится между температурой начала кристаллизации и плавления, то система будет находиться в состоянии смеси жидкости и твердого вещества. Если охладить систему до температуры Т2, то при достижении температуры плавления система станет полностью жидкой.
-
Число фаз в системе определяется количеством различных состояний вещества (твердое, жидкое, газообразное). Число степеней свободы системы определяется количеством независимых переменных, которые могут изменяться без изменения состояния системы. При эвтектической температуре и содержании А: а) 95% - будет присутствовать только одна фаза (эвтектическая смесь), число степеней свободы будет равно 1; б) 5% - также будет присутствовать только одна фаза (эвтектическая смесь), число степеней свободы будет равно 1.
-
Для определения температуры начала отвердевания расплава, содержащего b % вещества А, необходимо найти соответствующую температуру на диаграмме состояния. Для определения температуры полного отвердевания необходимо знать точку пересечения кривых на диаграмме состояния, где заканчивается образование твердой фазы. Состав первых выпавших кристаллов будет соответствовать составу эвтектической смеси.
-
Аналогично предыдущему пункту, для определения температуры начала плавления сплава, содержащего с % вещества А, необходимо найти соответствующую температуру на диаграмме состояния. Для определения температуры полного плавления необходимо знать точку пересечения кривых на диаграмме состояния, где начинается образование жидкой фазы. Состав первых капель расплава будет соответствовать составу эвтектической смеси.
-
Для определения компонента и его количества, выкристаллизующегося при охлаждении 2 кг расплава, содержащего а % вещества А от Т1 до Т2, необходимо знать состав эвтектической смеси и процентное содержание вещества А в исходном расплаве. Путем расчета можно определить, сколько граммов каждого компонента выкристаллизуется при охлаждении исходного расплава.
