ЗАВИСИМОСТЬ ТЕМПЕРАТУРЫ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ОТ РАЗМЕРА КАПЕЛЬКИ
В рамках традиционной модели жидкости и кристалла с обычными химическими связями получается простая практически строгая зависимость температуры плавления от радиуса r. Условие равенства потенциалов в твёрдом и жидком состоянии с учётом поверхностной части Sж имеет вид: ж + ж*Sж = тв + тв*Sтв . Если в твёрдом состоянии получается поликристаллический шарик со средним натяжением т , то S = 3V/r и ж + 3Vж/r = тв + 3Vтв/r . Далее, при переохлаждении Т = Тпло - Тпл , тв - ж = Sпл*Tпл , и Тпл = 3V( т - ж )/ Sпл 3V /r Sпл . (5.21) При Sпл = R, = т - ж 10 мн/м и мольном объёме V =10 см/моль Т/r =3*10 (К/см). Для капелек радиусом 10-4, 10-5, 10-6, 10-7 см расчётное понижение температуры плавления составит соответственно 0,03, 0,3, 3 и 30 К. Как и другие размерные эффекты в традиционной модели, понижение температуры плавления становится заметным (Т = 30 К) при радиусе порядка нанометра, что соответствует радиусу дальнодействия обычных химических межатомных взаимодействий, R 1 нм. Твёрдый шарик или кристаллик имеют более высокую поверхностную энергию по сравнению с капелькой жидкости, поэтому термодинамическая устойчивость твёрдого состояния понижена и температура плавления при малом размере ниже. Понижение температуры плавления в (5.21) пропорционально r-1. Имеется значительный экспериментальный материал по величинам Тпл, согласующийся с формулой (5.21]. В предлагаемой модели радиус дальнодействия структурных “взаимодействий” Fст имеет величину порядка 1 мкм, поэтому должно проявляться не только “химическое” понижение Тпл при наноразмерах, но и качественно иное “структурное” понижение точки плавления Тпл при размерах r порядка микрометра. Оно объясняется тем, что при r<R<1 мкм интенсивность Fст-взаимодействий, описываемых потенциалом (2.1), даже в центре кристаллика будет меньше, чем у большого кристалла (поле Fст, образованное малой массой вещества, будет слабее). Экспериментальные данные подтверждают вывод, что существует заметное понижение Тпл уже при размерах порядка микрон. Так, в [118] приводятся данные по частицам серебра радиусом 0,1 мкм, которые на угольной подложке плавились при температуре примерно на 150 К ниже, чем массивные образцы, тогда как расчёт по формуле (5.21) даёт для обычного химического понижения Тпл лишь 0,3 К. Для частиц свинца размером 0,05 мкм расчёт даёт Тпл= 0,6 К, опыт - 7 К . У частиц меди экспериментальное понижение Тпл равно 150 К, а расчётное - 0,3 К [118], и т. д. У пленок, согласно традиционной теории, понижение Тпл должно проявляться также лишь при толщине порядка 1 нм, но в действительности становится заметным уже у значительно более толстых микронных плёнок [118], что соответствует предлагаемой модели и противоречит традиционной молекулярной модели жидкости.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «ЗАВИСИМОСТЬ ТЕМПЕРАТУРЫ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ОТ РАЗМЕРА КАПЕЛЬКИ» з дисципліни «Про кризу кінетичної теорії рідини і затвердіння»
