второго рода плотность и энергия меняются непрерывно, а ска-
чок испытывает такие величины, как теплоемкость,теплопровод-
ность; фазовые переходы второго рода не сопровождаются погло-
щением или выделением энергии. Примером фазового перехода
второго рода может служить переход жидкого гелия в сверхтеку-
чее состояние,переход форромагнетика в парамагнетик при точке
Кюри,переупорядочение кристаллов сплавов и др.
Характерным примером фазового перехода первого рода мо-
жет служить перход 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 упоря-
доченным требуют притока тепла извне, при обратных переходах
выделяется такое же колличество тепла, которое поглощается
при прямом переходе. Отметим, что, как правило, переход из
одного агрегатного состояния в другое обычно имеет место при
постоянной температурк, таким образом, фазовый переход явля-
ется источником Э или поглотителем тепла, работающим практи-
чески при постоянной температуре.
А.с.н 426030: Способ изолирования катушки индуктивности
в глубинном приборе путем заполнения диэлектриком каме-
ры, 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 ни-
же минимальной температуры в зоне измерения и выше тем-
пературы корпуса прибора перед его спуском и в период
спуска в скважину.
Нередко изменения агрегатного состояния вещества позво-
ляет очень просто решать до этого почти неразрешимые техни-
ческие задачи. Например, как заполнить послойно емкость сме-
шивающимися между собой жидкостями?
А.с.н 509275: Способ послойного заполнения емкости сме-
шивающимися жидкостями путем последовательного анализа
их, отличающийся тем, что с целью упрощения процесса,
первую жидкость налитую в емкость, замораживают, следу-
ющую 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. Это свойство остроумно использовано в патенте США
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, тем-
пература взятой пробы жидкого металла возрастает до тех
пор,пока жидкий металл не перейдет в парообразное сос-
тояние, в результате чего ток прерывается. Период вре-
мени 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 момен-
та испарения определяется давлением жидкого металла в
системе.
3.2.1. Как отмечалось выше,перекристаллизация металла
является фазовым переходом второго рода. В момент перекрис-
таллизации возникает э ф ф е к т с в е р х п л а с т и ч-
н о с т и металла.
В этот момент металл, ранее имевший прочную и сверх-
прочную структуру,становится пластичным как глина.Но длится
это явление считанные мгновения и протекает в очень уз-
ком,причем непостоянном интервале температур.Непосредственно
подстеречь момент,когда начинается фазовое превращение, не-
возможно,но известно,что при перестройки кристаллической ре-
шотки металл начинает переходить из паромагнитного состояния
в феромагнитное,что сопровождается резким изменением его маг-
нитной проницаемости. Этим воспользовались авторы изобрете-
ния.
По А.С..207678 пусковое устройство пресса связано с
прибором улавливающим момент фазового перехода: заго-
товку,нагретую до температуры чуть выше интервала фазо-
вого 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 нетолько с пусковым устройством
прсса,но и с нагревательными элементами.Пилообразно гоняя за-
готовку вверх и вниз по всему интервалу температурфазового
превращения,можно поддерживать состояние сверхпластичности
сколь угодно долго. Ничто не мешает использовать датчики,ко-
торые реагировали бы на изменение других физических свойств
обрабатываемого материала, например,электросопротивления,теп-
лоемкости и т.д. Значит, принцип действия можно распростра-
нить 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 сверхпластич-
ности. Значит можно в принципе, отказаться от горячей штам-
повки, совместив процесс штамповки в сверхпластичном состоя-
нии с закалкой стали в жидком азоте.
3.2.2. Интересно,что мартенсит имеет меньшую плотность,
чем аустенит. Если к изогнутой деформацией части детали при-
ложить 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 востановления кривизны в дальнейшем не про-
изойдет.Превращение десяти процентов аустинита в мартенсит
вызывает увеличение 100 миллиметрового диаметра изделия на
130 микрометров,а переход 40% аустенита в мартесит -400 мик-
рометров. К плюсам нового метранадо добавитьеще один: выдерж-
ка 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 соб-
ранной,готовой машине (сравни с 2.3).
На этот способ выдано авторское свидетельство .414027.
Изменяется плотность при фазовых переходах и у других
веществ (например у воды и олова),что позволяет использовать
их для получения высоких давлений.
Прифазовых переходах второго рода также наблюдаются ин-
тересные изменения макроскопических свойств объектов(см.8.8)
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.
А.С.266471: Двигатель,содержащий деформируемые при из-
менении температуры рабочего тела упругие элементы, ки-
нематически связанные с механизмом отбора мощности, от-
личающийся тем,что с целью получения полезной работы
при малых перепадах температур рабочего тела,упругие
элементы выполнены предварительно напряженными и изго-
товлены из материала со скачкообразно изменяющимся при
определенной температуре модулем упругости,например,
изчистого хрома.
В А.С. .263209 чувствительным элементом термометра яв-
ляется пружина из чистого хрома.
3.3. Поверхностное натяжение жидкостей.Капилярность.
Любая жидкость ограничена поверхностями раздела отделя-
ющими ее от какой-либо другой среды-вакуума,газа,твердого те-
ла,другой жидкости.Энергия поверхностных молекул жидкости от-
лична от энергии молекул внутри жидкости именно всилу того,
что те и другие имеют различных соседей - у внутренних моле-
кул все соседи одинаковы, у поверхностных - такие же молекулы
расположены только с одной стороны. Поверхностные молекулы
при заданной температуре имеют определенную энергию;перевод
этих молекул внутрь жидкости приведет к тому,что их энергия
изменится (без изменения общей энергии жидкости).
3.3.1. Разность этих энергий носит название п о в е р х
н о с т н о й э н е р г и и.
Поверхностная энергия пропорциональна числу поверх-
ностных молекул (т.е.площади поверхности раздела) и зависит
от параметров соприкасающихся сред; эта зависимость обычно
характеризуется коэффициентом поверхностного натяжения.
Наличие поверхностной энергии вызывает появление сил
поверхностного нажатия,стремящихся сократить поверхность раз-
дела. Такое стремление есть следствие общего физического за-
кона,согласно которому любая система стремится свести свою
потенциальную энергию к минимуму.Жидкость,находящаяся в неви-
сомости,будет принимать форму шара,поскольку поверхность шара
минимальна среди всех поверхностей, ограничивающих заданый
объем.
Конечно,поверхностные силы существуют и в твердых те-
лах, но относительная малость этих сил не позволяет им изме-
нить форму тела,хотя при определенных условиях поверхностные
силы могут привести к сглаживанию ребер кристаллов.
3.3.2. При контакте жидкости с твердой поверхностью го-
ворят о с м а ч и в а н и и. В зависимости от числа фаз
участвующих в смачивании,различают имерсионное смачива-
ние(смачивание при полном погружении твердого тела в жид-
кость),в котором участвуют только две фазы,и контактное сма-
чивание ,в котором наряду с жидкостью с твердым телом
контактирует третья фаза - газ или другая жидкость. Характер
смачивания определяется прежде всего физико-химическими воз-
действиями на поверхности раздела фаз,которые участвуют в
смачивании.
При контактном смачивании свободная поверхность жидкос-
ти около твердой поверхности (или около другой жидкости) иск-
ривлена и называется мениском Линия,по которой мениск пересе-
кается с твердым телом (или жидкостью),называется периметром
смачивания.Явление контактного смачивания характеризуется
краевым углом между смоченой поверхностью твердого тела(жид-
кости) и мениском в точках их пересечения (периметром смачи-
вания) В зависимости от свойств соприкасающихся поверхностей
происходит смачивание (вогнутый мениск) или несмачивание (вы-
пуклый мениск) поверхности жидкостью.
Автоматический дозатор из одной детали.Такой деталью
служит перфорированная фторопластовая пленка. В этой
пленке всегда задерживается одинаковый по высоте стол-
бик жидкости. Фторопласт практически не смачивается -
поэтому скорость истечения через отверстие зависит
только от давления. Кроме отбора проб жидкости из пото-
ка , такой дозатор может служить для измерения коэффи-
циента поверхностного натяжения (ИР-6.5,С.33)
3.3.3. При растекании жидкости по ее собственному мо-
нослою адсорбированному на высокоэнергетической поверхности
наблюдается э ф ф е к т а в т о ф о б н о с т и.
Эффект заключается в том,что при контакте жидкости,
имеющей низкое поверхностное натяжение , с высокоэнергетичес-
кими материалами, происходит вначале полное смачивание, а за-
тем,через некоторый промежуток времени , условия полного сма-
чивания перестают выполняться. В результате изменится
направление движения периметра смачивания - жидкая пленка на-
чинает собираться в каплю (или несколько капель) с конечным
краевым углом.На ранее смоченных участках твердого тела оста-
ется прочно фиксированный монослой молекул жидкости. Эффект
используется для нанесения монослойных покрытий на твердые
материалы.
3.3.4. К а п и л я р н о е д а в л е н и е - появляется
