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物理の問題でどうしてもよくわからないことがあるのですが、質問させてください>< ...

poo********さん

2017/8/2716:49:56

物理の問題でどうしてもよくわからないことがあるのですが、質問させてください><

融点は、圧力一定のもとでの固相と液相が平衡状態にあるときの温度で、純物質の場合、物質固有の値をとり、

必ず凝固点と一致するー
がよくわかりません><
図か…頭の悪い私に少しわかりやすく教えていただけませんでしょうか?

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pla********さん

2017/9/313:17:34

なっとくできないのも尤もとおもいます。
相律の考えが必要です。
自由に選べる示強変数の数をF、系にある成分数をC、系の相の数をPとすると
F=C-P+2
というのが相律です。示強変数とは温度とか圧力のように系の大きさには関係なく、系の一点で決まる量です。
たとえば純水があったとして、成分数は1です。液体あるいは固体の水だけなら相数は1です。よって
F=1-1+2=2
です。液相(あるいは固相)だけ存在する範囲では温度と圧力という2変数を自由にえらべます。
ところで融点あるいは凝固点は液相と固相が共存する状態です。よってP=2です。これより
F=1-2+2=1
です。従って、たとえば圧を指定したら温度は自動的に一つ決まります。
だから1気圧で液体の水と固体の水が共存できる点(温度)はただ一つです。液体の水の温度を上からしたにゆっくり下降させても、固体の氷を下から上に上昇させてもある決まった温度(0℃)でしか液体と固体が共存できないのです。

ちなみに成分が二つあれば話は違います。
F=2-2+2=2
ですから二つの変数の値を選ぶことができます。
たとえば金属のCu(銅)とNi(ニッケル)の系なら2成分です。この系は1500℃にしたら均一液体です。たとえばNiモル分率20%の時降温すれば1200℃付近でNi30%位の固相が出てきます。さらに温度をさげていくと固相のNiの濃度は下がっていきます。1150℃位ですべて固相になります。

逆にNi 20%で1000℃ならすべて固相ですが、これを昇温すると1150℃くらいでNi 12%くらいの液体が出てきます。さらに昇温すると液相のNi濃度はあがります。1200℃付近ですべて液化します。

だから二相現れる温度は昇温と降温で異なります。また二相でも自由度が2なのでCuとNiのモル比を決めた上で、さらに温度を選ぶことができます。

質問した人からのコメント

2017/9/3 14:28:45

文章だけですとなかなか把握するのが難しかったので、順々に追っていけば分かる気がししてきました!本当にありがとうございます!

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