题目
12. 已知液态纯镍在 1.013×105 Pa(1 个大气压),过冷度为 319 ℃时发生均匀形核。设临界晶核半径为 1 nm,纯镍的熔点为 1726 K,熔化热 Lm=18075 J/mol,摩尔体积 V=6.6cm3/mol,计算纯镍的液-固界面能和临界形核功。
12. 已知液态纯镍在 1.013×105 Pa(1 个大气压),过冷度为 319 ℃时发生均匀形核。设临界晶核半径为 1 nm,纯镍的熔点为 1726 K,熔化热 Lm=18075 J/mol,摩尔体积 V=6.6cm3/mol,计算纯镍的液-固界面能和临界形核功。
题目解答
答案
解: 1mol 材料的熔化潜热LHm,凝固过程中GLmTHmTmVTVTVTmmmr*Gr*HT(1)液-固界面能Vm=0.253( J/cm2)22VTm(2)临界形核功G*163Tm2V2,G*=1.06*10-18 (J)3H2T2m
解析
步骤 1:计算过冷度
过冷度 ΔT = 319 ℃ = 319 K
步骤 2:计算临界形核功
临界形核功 G* 可以通过以下公式计算:
\[ G* = \frac{16 \pi \gamma^3}{3 L_m^2} \]
其中,γ 是液-固界面能,L_m 是熔化热。
步骤 3:计算液-固界面能
液-固界面能 γ 可以通过以下公式计算:
\[ \gamma = \frac{L_m \Delta T}{2 r_c} \]
其中,r_c 是临界晶核半径。
步骤 4:计算临界形核功
将步骤 3 中计算得到的 γ 值代入步骤 2 中的公式,计算临界形核功 G*。
过冷度 ΔT = 319 ℃ = 319 K
步骤 2:计算临界形核功
临界形核功 G* 可以通过以下公式计算:
\[ G* = \frac{16 \pi \gamma^3}{3 L_m^2} \]
其中,γ 是液-固界面能,L_m 是熔化热。
步骤 3:计算液-固界面能
液-固界面能 γ 可以通过以下公式计算:
\[ \gamma = \frac{L_m \Delta T}{2 r_c} \]
其中,r_c 是临界晶核半径。
步骤 4:计算临界形核功
将步骤 3 中计算得到的 γ 值代入步骤 2 中的公式,计算临界形核功 G*。