Инженерная геология, буровые работы  
 

| на главную | к оглавлению |

Фазовые переходы. Агрегатные состояния веществ



Оригинальные тексты для сайтов и веб-проектов. Копирайт, рерайт, переводы.
Профессиональное наполнение вебсайтов уникальным контентом и новостями.
Оптимизированные тематичные тексты и фото по низкой стоимости. Надёжно.


При фазовых переходах первого рода скачком изменяются плотность веществ и энергия тела; очевидно, при фазовых переходах первого рода всегда выделяется или поглощается конечное количество тепловой энергии. При фазовых переходах второго рода плотность и энергия меняются непрерывно, а скачок испытывает такие величины, как теплоемкость, теплопроводность; фазовые переходы второго рода не сопровождаются поглощением или выделением энергии. Примером фазового перехода второго рода может служить переход жидкого гелия в сверхтекучее состояние, переход форромагнетика в парамагнетик при точке Кюри, переупорядочение кристаллов сплавов и др.

Характерным примером фазового перехода первого рода может служить переход вещества из одного агрегатного состояния в другое.

В физике рассматривают четыре агрегатных состояния: твердое, жидкое, газообразное и плазменное.

При переходах из одного агрегатного состояния в другое, как уже отмечено выше, обязательно выделяется или поглощается тепло. Переход от более упорядоченных структур к менее упорядоченным требуют притока тепла извне, при обратных переходах выделяется такое же количество тепла, которое поглощается при прямом переходе. Отметим, что, как правило, переход из одного агрегатного состояния в другое обычно имеет место при постоянной температуре, таким образом, фазовый переход является источником или поглотителем тепла, работающим практически при постоянной температуре.

Способ изолирования катушки индуктивности в глубинном приборе путем заполнения диэлектриком камеры, в которой расположена катушка, отличающийся тем, что с целью упрощения конструкции прибора и повышения его эксплуатационной надежности, в качестве диэлектрика используют вещество, температура плавления которого ниже минимальной температуры в зоне измерения и выше температуры корпуса прибора перед его спуском и в период спуска в скважину.

Нередко изменения агрегатного состояния вещества позволяет очень просто решать до этого почти неразрешимые технические задачи. Например, как заполнить послойно емкость смешивающимися между собой жидкостями?

Способ послойного заполнения емкости смешивающимися жидкостями путем последовательного анализа их, отличающийся тем, что с целью упрощения процесса, первую жидкость налитую в емкость, замораживают, следующую жидкость наливают на верхний слой замороженной жидкости, а затем последнюю размораживают.

При изменениях агрегатного состояния резко изменяются электрические характеристики вещества. Так, если металл в твердом или жидком виде - проводник, то пары металла - типичный диэлектрик.

Прибор для измерения давления жидкого металла содержит пробоотборную трубку типа трубки Вентури. Через участок этой пробоотборной трубки пропускается регулируемый электрический ток. При определенной величине тока, температура взятой пробы жидкого металла возрастает до тех пор, пока жидкий металл не перейдет в парообразное состояние, в результате чего ток прерывается. Период времени в течение которого через участок пробоотборной трубки протекает ток, является функцией давления жидкого металла в системе. Таким образом, период времени при отборе пробы и подсчете импульсов тока вплоть до момента испарения определяется давлением жидкого металла в системе.

Как отмечалось выше, перекристаллизация металла является фазовым переходом второго рода. В момент перекристаллизации возникает эффект сверхпластичности металла.

В этот момент металл, ранее имевший прочную и сверхпрочную структуру, становится пластичным как глина. Но длится это явление считанные мгновения и протекает в очень узком, причем непостоянном интервале температур. Непосредственно подстеречь момент, когда начинается фазовое превращение, невозможно, но известно, что при перестройке кристаллической решетки металл начинает переходить из паромагнитного состояния в феромагнитное, что сопровождается резким изменением его магнитной проницаемости. Этим воспользовались авторы нижеследующего изобретения.

Пусковое устройство пресса связано с прибором улавливающим момент фазового перехода: заготовку, нагретую до температуры чуть выше интервала фазового превращения, кладут в матрицу пресса. Остывая металл заготовки в момент перекристаллизации резко изменяет свою магнитную проницаемость, что отмечается изменением тока в измерительной обмотке прибора, который включает пресс.

Чтобы продлить время сверхпластичности, датчик фазового превращения связывают не только с пусковым устройством пресса, но и с нагревательными элементами. Пилообразно гоняя заготовку вверх и вниз по всему интервалу температурфазового превращения, можно поддерживать состояние сверхпластичности сколь угодно долго. Ничто не мешает использовать датчики, которые реагировали бы на изменение других физических свойств обрабатываемого материала, например, электросопротивления, теплоемкости и т.д. Значит, принцип действия можно распространить и на немагнитные материалы.

У сталей существует еще один фазовый переход, идущий при очень низких температурах (ниже минус 60 градусов С), когда аустенит в стали переходит в мартенсит. И в этот момент наблюдается эффект сверхпластичности. Значит можно в принципе, отказаться от горячей штамповки, совместив процесс штамповки в сверхпластичном состоянии с закалкой стали в жидком азоте.

Интересно, что мартенсит имеет меньшую плотность, чем аустенит. Если к изогнутой деформацией части детали приложить хотя бы кусок "сухого льда", температура которого минус 67 градусов С, то обрабатываемый участок расширится, распрямив тем самым деталь. А поскольку фазовый переход необратим, то самопроизвольного восстановления кривизны в дальнейшем не произойдет. Превращение десяти процентов аустинита в мартенсит вызывает увеличение 100 миллиметрового диаметра изделия на 130 микрометров, а переход 40% аустенита в мартесит - 400 микрометров. К плюсам этого метода надо добавить еще один: выдержка при низкой температуре в течение 5 минут и 5 часов дает практически одинаковые результаты. Ну, и конечно, обработку изогнутых деталей холодом, как и радиацией, можно вести в собранной готовой машине.

Изменяется плотность при фазовых переходах и у других веществ (например у воды и олова),что позволяет использовать их для получения высоких давлений.

При фазовых переходах второго рода также наблюдаются интересные изменения макроскопических свойств объектов. У хрома есть любопытная температурная точка 37 градусов С, в котором он претерпевает фазовый переход, при этом у него скачком изменяется модуль упругости. На этом свойстве основан ряд изобретений.

Двигатель, содержащий деформируемые при изменении температуры рабочего тела упругие элементы, кинематически связанные с механизмом отбора мощности, отличающийся тем, что с целью получения полезной работы при малых перепадах температур рабочего тела, упругие элементы выполнены предварительно напряженными и изготовлены из материала со скачкообразно изменяющимся при определенной температуре модулем упругости, например, из чистого хрома.

Чувствительным элементом термометра является пружина из чистого хрома.


 
 

© 2007-2017 pppa.ru - все права защищены
При цитировании материалов и статей обратная ссылка строго обязательна


Качественное и надёжное обслуживание (ведение, администрирование) вебсайтов,
интернет-магазинов, витрин, блогов, форумов и других web проектов недорого.
Полное администрирование сайтов, включая наполнение контентом и продвижение.