Энергия поверхности




Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер
Строительная теплофизика
Прочность сплавов
Основания и фундаменты
Осадочные породы
Прочность дорог
Минералогия глин
Краны башенные
Справочник токаря
Цементный бетон




13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017


13.07.2017





Яндекс.Метрика
         » » Энергия поверхности

Энергия поверхности

27.07.2017


Работа разрыва связей при образовании двух свободных поверхностей кристалла составит их собственную энергию Г. Если поверхность плоская, то известна плотность q разорванных ею связей (1). При потенциале межатомного взаимодействия ф(r) эти связи имели до разрыва энергию |ф(b)|. Ограничиваясь приближением парных связей в первой координационной сфере, на единицу площади (каждой из двух) поверхностей получим энергию

где постоянная Г0 = |ф(b)|/b2, а b — кратчайшее межатомное расстояние в решетке. Аналогично можно учесть и разрыв связей из следующих координационных сфер (и чем больше сфер учтено, тем меньше анизотропия Г). Потенциал |ф(b)| выражается через объемный модуль упругости К. Поэтому следует ожидать, что безразмерная энергия поверхности Г/Kb слабо зависит от природы металла.
При измерениях свободной энергии поверхности Г наименьшую ошибку (1...3%) дает метод компенсированной нулевой ползучести. Как обнаружил Фарадей, при высоких температурах свободно висящая фольга под действием поверхностного натяжения Г укорачивается. Чтобы при толщине фольги h поддерживать ее длину неизменной, нужно уравновесить натяжение 2Г двух поверхностей растягивающим напряжением о = 2Г/h. Подобрав напряжение а, при котором длина фольги со временем не меняется, находят Г. (Среди других методов электронномикроскопические измерения усадки пор или роста газовых пузырей в металле дают погрешность Г не менее 5...10%, а остальные — еще в несколько раз больше).
Этим методом измерена при температурах 0,88...0,99Тпл свободная энергия Г поверхности поликристалла для 21 металла. По данным 116 работ безразмерная энергия поверхности находится в пределах Г/Kb = 0,024...0,062 (от Pt до Ti; K и b - при 300 К). Среднее для 21 металла значение Г/Kb - 0,044 ± 0,009.
Если же нормировать Г на модуль сдвига G, то разбег больше: r/Gb = 0,061...0,384 (от W до In), а среднее Г/Gb = 0,145 ± 0,078 (больше и среднеквадратичное рассеяние).
В эксперименте определяют свободную энергию Y(T) = Г(0) — TS, тогда как (2) дает внутреннюю энергию Г(0). Энтропию поверхности S = - dГ(Т)/dТ можно бы найти из температурной зависимости Г(T), но, к сожалению, Г(T) измеряли лишь в узком интервале высоких температур.