Алгоритм полуэмпирических построений области метастабильных состояний бинарных систем

Конструирование» области метастабильных состояний для бинарных систем)

Известно, что критические точки индивидуальных компонентов в бинарных системах соединяются критической линией.

9 слайд (Критическая линия бинарной системы)

Рассчитать критические линии можно с использованием достаточно простых полуэмпирических аппроксимаций. В нашем случае применялась аппроксимация Ли, Шика и Праусница. На слайде представлены примеры таких расчётов.

10 слайд. («Конструирование» области метастабильных состояний для бинарных систем)

Общеизвестно, что фазовые равновесия бинарной системы порождают поверхность, она обозначена серым цветом

11 слайд. («Конструирование» области метастабильных состояний для бинарных систем)

Поверхностью, аналогично, могут быть представлены условия спинодального распада, она обозначена оранжевым цветом.

12 слайд. («Конструирование» области метастабильных состояний для бинарных систем)

Очевидно, что метастабильным состояниям бинарной системы соответствует пространство, ограниченное поверхностью равновесия фаз и поверхностью спинодального распада.

На рисунке обозначен перегиб поверхностей спинодального распада и фазовых равновесий. Рассмотрим экспериментальные результаты для их обоснования.

13 слайд. (Потеря монотонности и непрерывности поверхности скоростей нуклеации)

На рисунке показана зависимость активности паров глицерина, от температуры нуклеации в атмосфере CO₂, для различных давлений и скоростей нуклеации. По осям абсцисс отложена температура нуклеации, по осям ординат – логарифм активности. Эмпирически найдено, что температурные зависимости активности пара имеют разрывы первой производной в окрестности точки плавления глицерина. Можно показать, что эти разрывы связаны с фазовыми переходами первого рода. Экспериментально также были обнаружены разрывы первой производной в окрестности критической линии. По аналогии с разрывами в окрестности плавления эти особенности можно связать с ранее неизвестными фазовыми переходами первого рода. С повышением общего давления температуры этих фазовых переходов приближаются к критической температуре чистого CO₂, что позволяет предполагать некоторый континуум фазовых переходов первого рода, включающий критические точки индивидуальных компонентов. Эмпирически найденные фазовые переходы имеют температуры 310-320 К, что ниже критической температуры бинарной системы более чем на 300 градусов при мольной доле глицерина в конденсате, находящейся в интервале 0.8-0.9. Природа этих фазовых переходов еще недостаточно понятна и не неописана ни теоретически, ни экспериментально.

14 слайд (аналогичен 12 слайду). («Конструирование» области метастабильных состояний для бинарных систем)

Таким образом, можно предполагать, что поверхности фазовых равновесий и спинодальных условий имеют разрывы первой производной вдоль линий, которые соединяют критические точки индивидуальных компонентов. Линии, в свою очередь, ограничивают некоторую (пока неопределенную теоретически и/или экспериментально) поверхность разрывов первых производных на изоскоростях нуклеации. Подчеркнем, что критическая линия соприкасается с поверхностью разрывов первых производных только в критических точках индивидуальных компонентов, где реализуются фазовые переходы второго рода.

Слайд 15 (Область генерации наноразмерных зародышей)