กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 4 นาที

ลิควิดัสและโซลิดัส

ในขณะที่วัสดุบริสุทธิ์ทางเคมีมี จุดหลอมเหลว เพียงจุดเดียว สารผสมทางเคมี มักจะหลอมเหลวบางส่วนที่ อุณหภูมิ ที่เรียกว่า โซลิดัส ( T S หรือ T sol ) และหลอมเหลวทั้งหมดที่ อุณหภูมิ...

ลิควิดัสและโซลิดัส

ในขณะที่วัสดุบริสุทธิ์ทางเคมีมีจุดหลอมเหลว เพียงจุดเดียว สารผสมทางเคมีมักจะหลอมเหลวบางส่วนที่อุณหภูมิที่เรียกว่าโซลิดัส ( T SหรือT sol ) และหลอมเหลวทั้งหมดที่ อุณหภูมิ ลิควิดัส ที่สูงกว่า ( T LหรือT liq ) โซลิดัสจะน้อยกว่าหรือเท่ากับลิควิดัสเสมอ แต่ไม่จำเป็นต้องตรงกัน หากมีช่องว่างระหว่างโซลิดัสและลิควิดัส จะเรียกว่าช่วงการแข็งตัว และภายในช่องว่างนั้น สารจะประกอบด้วยส่วนผสมของเฟสของแข็งและของเหลว (เช่นสารละลายข้น ) ตัวอย่างเช่น ระบบ โอลิวีน ( ฟอร์สเตอไรต์ - ฟายาไลต์ ) ซึ่งพบได้ทั่วไปในเนื้อโลก[ 1 ]

คำจำกัดความ

แผนภาพเฟสสมดุลของสารละลายของแข็งที่ประกอบด้วยส่วนผสมของ α และ β เส้นโค้งด้านบนคือเส้นลิควิดัส และเส้นโค้งด้านล่างคือเส้นโซลิดัส

ในวิชาเคมีวิทยาศาสตร์วัสดุและฟิสิกส์อุณหภูมิลิควิดัสระบุอุณหภูมิที่สูงกว่าซึ่งวัสดุจะเป็นของเหลวโดยสมบูรณ์[ 2 ]และอุณหภูมิสูงสุดที่ผลึกสามารถอยู่ร่วมกับของเหลวหลอมเหลวในสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ได้ ส่วนโซลิดัสคือตำแหน่งของอุณหภูมิ (เส้นโค้งบนแผนภาพเฟส ) ที่ต่ำกว่าซึ่งสารที่กำหนดจะเป็นของแข็ง โดยสมบูรณ์ (ตกผลึก) อุณหภูมิโซลิดัสระบุอุณหภูมิที่ต่ำกว่าซึ่งวัสดุจะเป็นของแข็งโดยสมบูรณ์[ 2 ]และอุณหภูมิต่ำสุดที่ของเหลวหลอมเหลวสามารถอยู่ร่วมกับผลึกในสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ได้

เส้น ลิควิดัสและโซลิดัสส่วนใหญ่ใช้สำหรับสารที่ไม่บริสุทธิ์ (สารผสม) เช่นแก้วโลหะผสมเซรามิหินและแร่ธาตุเส้นลิควิดัสและโซลิดัสปรากฏในแผนภาพเฟสของสารละลายของแข็งไบนารี[ 2 ]เช่นเดียวกับใน ระบบ ยูเทคติกที่อยู่ห่างจากจุดคงที่[ 3 ]

เมื่อความแตกต่างไม่เกี่ยวข้อง

สำหรับธาตุหรือสารประกอบบริสุทธิ์ เช่น ทองแดงบริสุทธิ์ น้ำบริสุทธิ์ เป็นต้น เส้นลิควิดัสและเส้นโซลิดัสจะมีอุณหภูมิเท่ากัน และอาจใช้ คำว่า จุดหลอมเหลว ได้

นอกจากนี้ยังมีส่วนผสมบางอย่างที่หลอมเหลวที่อุณหภูมิเฉพาะ ซึ่งเรียกว่าการหลอมเหลวที่สอดคล้องกันตัวอย่างหนึ่งคือส่วนผสมยูเทคติกในระบบยูเทคติก จะมีอัตราส่วนการผสมที่เฉพาะเจาะจงซึ่งอุณหภูมิโซลิดัสและลิควิดัสตรงกัน ณ จุดที่เรียกว่าจุดคงที่ ณ จุดคงที่ ส่วนผสมจะเกิดปฏิกิริยายูเทคติกซึ่งของแข็งทั้งสองชนิดหลอมเหลวที่อุณหภูมิเดียวกัน[ 3 ]

การสร้างแบบจำลองและการวัด

มีแบบจำลองหลายแบบที่ใช้ในการทำนายเส้นโค้งลิควิดัสและโซลิดัสสำหรับระบบต่างๆ[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]

การวัดค่าโซลิดัสและลิควิดัสอย่างละเอียดสามารถทำได้โดยใช้เทคนิคต่างๆ เช่นแคลอริเมตรีแบบสแกนดิฟเฟอเรนเชียลและการวิเคราะห์ความร้อนแบบดิฟเฟอเรนเชีย[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]

ผลกระทบ

กราฟอุณหภูมิ Liquidus ในระบบกระจกไบนารี SiO 2 -Li 2 O

สำหรับสารที่ไม่บริสุทธิ์ เช่นโลหะผสมน้ำผึ้งน้ำอัดลมไอศกรีมฯลฯ จุดหลอมเหลว จะ กว้างขึ้นเป็นช่วงหลอมเหลว หากอุณหภูมิอยู่ในช่วงหลอมเหลว เราอาจเห็น "สารละลายข้น" ที่สมดุล กล่าวคือ สารละลายข้นจะไม่แข็งตัวหรือละลาย อย่างสมบูรณ์ นี่คือเหตุผลที่หิมะใหม่ที่มีความบริสุทธิ์สูงบนยอดเขาจะละลายหรือคงสภาพเป็นของแข็ง ในขณะที่หิมะสกปรกบนพื้นดินในเมืองมักจะกลายเป็นโคลนเหลวที่อุณหภูมิบางระดับ บ่อหลอมจากการเชื่อมที่มีกำมะถันสูง ไม่ว่าจะเป็นจากสิ่งเจือปนที่หลอมเหลวของโลหะพื้นฐานหรือจากอิเล็กโทรดเชื่อม มักจะมีช่วงหลอมเหลวที่กว้างมาก ซึ่งนำไปสู่ความเสี่ยงที่เพิ่มขึ้นของการแตกร้าวจากความร้อน

พฤติกรรมขณะทำความเย็น

เหนืออุณหภูมิลิควิดัส วัสดุจะมีความสม่ำเสมอและเป็นของเหลวที่อยู่ในสภาวะสมดุล เมื่อระบบเย็นตัวลงต่ำกว่าอุณหภูมิลิควิดัส ผลึก จะก่อตัวขึ้นใน สารหลอมเหลว มากขึ้นเรื่อยๆ หากรอเป็นเวลานานพอสมควร ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุ ในทางกลับกัน สามารถได้แก้ว ที่มีความสม่ำเสมอโดยการทำให้เย็นตัวลงอย่างรวดเร็วเพียงพอ กล่าวคือ ผ่านการยับยั้งกระบวนการ ตกผลึกด้วยกลไกจลศาสตร์

เฟสผลึกที่ตกผลึกเป็นอันดับแรกเมื่อสารนั้นเย็นตัวลงจนถึงอุณหภูมิลิควิดัส เรียกว่าเฟส ผลึกปฐมภูมิหรือเฟสหลักช่วงองค์ประกอบที่เฟสหลักคงที่อยู่ เรียกว่าขอบเขตเฟสผลึกปฐมภูมิ

อุณหภูมิลิควิดัสมีความสำคัญในอุตสาหกรรมแก้ว เนื่องจากการตกผลึกอาจทำให้เกิดปัญหาร้ายแรงในระหว่างกระบวนการหลอมและการขึ้นรูปแก้ว และยังอาจนำไปสู่ความล้มเหลวของผลิตภัณฑ์ได้อีกด้วย[ 12 ]

ดูเพิ่มเติม

ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Liquidus_and_solidus&oldid=1314108098 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ลิควิดัสและโซลิดัส

ในขณะที่วัสดุบริสุทธิ์ทางเคมีมี จุดหลอมเหลว เพียงจุดเดียว สารผสมทางเคมี มักจะหลอมเหลวบางส่วนที่ อุณหภูมิ ที่เรียกว่า โซลิดัส ( T S หรือ T sol ) และหลอมเหลวทั้งหมดที่ อุณหภูมิ...

คำจำกัดความ

ในวิชา เคมี วิทยาศาสตร์วัสดุ และ ฟิสิกส์ อุณหภูมิลิควิดัสระบุอุณหภูมิที่สูงกว่าซึ่งวัสดุจะเป็นของเหลวโดยสมบูรณ์ [ 2 ] และอุณหภูมิสูงสุดที่ ผลึก สามารถอยู่ร่วมกับของเหลวหลอมเหลวใน สมดุลทางอุณหพลศาสตร์ ได้ ส่วนโซลิดัสคือ ตำแหน่ง ของอุณหภูมิ (เส้นโค้งบน...

เมื่อความแตกต่างไม่เกี่ยวข้อง

สำหรับธาตุหรือสารประกอบบริสุทธิ์ เช่น ทองแดงบริสุทธิ์ น้ำบริสุทธิ์ เป็นต้น เส้นลิควิดัสและเส้นโซลิดัสจะมีอุณหภูมิเท่ากัน และอาจใช้ คำว่า จุดหลอมเหลว ได้

การสร้างแบบจำลองและการวัด

มีแบบจำลองหลายแบบที่ใช้ในการทำนายเส้นโค้งลิควิดัสและโซลิดัสสำหรับระบบต่างๆ [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]