Энергетический эффект фазового перехода
Изменение энтальпии системы, сопровождающее перестройку кристаллической решётки вещества из одной модификации в другую. Это скрытая теплота, которая не приводит к изменению температуры образца в момент равновесного перехода.
Близкие слова
- энтальпия фазового перехода
- теплота перехода модификаций
При нагревании железа выше 912 °C происходит альфа-гамма переход, сопровождающийся поглощением определённого количества тепла.
Теплота полиморфного превращения олова при переходе из белого в серое состояние выделяется в окружающую среду.
Физическая природа явления
Полиморфное превращение — это переход в твёрдом состоянии, при котором атомы перестраиваются в новую пространственную конфигурацию. Поскольку разные кристаллические решётки обладают разным запасом внутренней энергии (энтальпией), для их взаимного перехода необходим обмен энергией с окружающей средой. Эта энергия и называется теплотой превращения.
В отличие от плавления или испарения, полиморфные переходы часто проходят медленно и могут сопровождаться значительным изменением объёма образца. Это связано с тем, что плотность упаковки атомов в разных модификациях различна. Например, при переходе графита в алмаз требуется высокое давление, так как новая структура занимает меньший объём, но обладает иной энергетической стабильностью.
Значение для металлургии и материаловедения
Понятие теплоты полиморфного превращения является фундаментальным при разработке режимов термической обработки сталей и сплавов. Знание величин этих тепловых эффектов позволяет точно рассчитывать нагрев и охлаждение деталей, избегая перегрева или недогрева.
В промышленных печах эти данные используются для балансировки тепловой энергии. Если переход эндотермический (поглощает тепло), то в момент перестройки решётки температура металла может временно отставать от температуры печи, что требует корректировки времени выдержки.