Материал: Fkhot_laba1_Kryukova
Рис.8 Зависимости свободной энергии Гиббса Gm от состава вещества для жидкого и твердого растворов
Расчет и построение концентрационных зависимостей коэффициентов активностей и активностей компонентов в твердом и жидком растворах при Т=const. Параметры взаимодействия используются те же, что и в пункте 3.
Пусть .
Расчетные формулы:
Активность компонентов:
Коэффициент активности:
Пример
расчета для
:
;
.
Таблица 7: Расчетные значения коэффициента активности в твердом и жидком растворах
, мол.доли |
|
|
0 |
1,877984599 |
1 |
0,1 |
1,666059631 |
0,997930045 |
0,2 |
1,496796975 |
0,991745853 |
0,3 |
1,361786715 |
0,981523913 |
0,4 |
1,25466889 |
0,967389954 |
0,5 |
1,170639049 |
0,949516373 |
0,6 |
1,106090658 |
0,928118734 |
0,7 |
1,058357233 |
0,903451445 |
0,8 |
1,025528375 |
0,875802724 |
0,9 |
1,006321891 |
0,845489002 |
1 |
1 |
0,812848916 |
Рис.9 Концентрационные зависимости коэффициентов активностей компонентов в твердом, жидком и идеальном растворах
Таблица 6: Расчетные значения активностей для компонентов в твердом и жидком растворах
, мол.доли |
|
|
0 |
0 |
1 |
0,1 |
0,166605963 |
0,898137041 |
0,2 |
0,299359395 |
0,793396683 |
0,3 |
0,408536014 |
0,687066739 |
0,4 |
0,501867556 |
0,580433972 |
0,5 |
0,585319524 |
0,474758186 |
0,6 |
0,663654395 |
0,371247494 |
0,7 |
0,740850063 |
0,271035434 |
0,8 |
0,8204227 |
0,175160545 |
0,9 |
0,905689702 |
0,0845489 |
1 |
1 |
0 |
Для
идеальных растворов:
;
;
.
Рис.10 Концентрационные зависимости активностей компонентов для твердого, жидкого и идеального растворов
Расчет и построение температурной зависимости коэффициента активности компонентов А и В в твердом растворе для одного состава . Использовать формулы расчета из п.4 для коэффициента активности
Таблица 7: Расчетные значения для температурной зависимости коэффициента активности
T, K |
XsB, мол.доли |
(1/T)*1000, К¯ᶦ |
ϒА |
ϒB |
InϒА |
InϒB |
1687 |
0,2 |
0,592768 |
1,024640 |
0,879805 |
0,024341 |
-0,128055 |
1659 |
0,2 |
0,602773 |
1,025061 |
0,877905 |
0,024752 |
-0,130216 |
1629 |
0,2 |
0,613874 |
1,025528 |
0,875803 |
0,025208 |
-0,132614 |
1602 |
0,2 |
0,624220 |
1,025964 |
0,873847 |
0,025633 |
-0,134849 |
1578 |
0,2 |
0,633714 |
1,026364 |
0,872057 |
0,026023 |
-0,136900 |
Рис.11 Зависимость коэффициента активности от температуры для компонента А в твердом растворе для состава XB=0,2 мол. доли.
Рис.12 Зависимость коэффициента активности от температуры для компонента В в твердом растворе для состава XB=0,2 мол. доли.
Расчет равновесных коэффициентов распределения компонентов А и B при заданной температуре.
Заданная температура: .
По расчетной диаграмме состояния системы на рис.3 определяем, что при Т=1629 К:
Для компонента B:
.
Для компонента A:
.
Расчетные формулы и сам расчет:
Вывод:
В данной лабораторной работе мы изучили фазовые равновесия в бинарных полупроводниковых системах с непрерывным твёрдым раствором методом компьютерного моделирования.
В качестве модели, описывающей экспериментальную Т-х-проекцию диаграммы состояния, была выбрана модель регулярного раствора. Она удобна по нескольким причинам: 1) энтропия смешения определяется только конфигурационной составляющей; 2) энтальпия смешения характеризуется как линейная функция числа различных пар связей; 3) параметр взаимодействия не зависит от температуры и состава раствора.
Нами было исследовано влияние изменения абсолютной величины (не равна исходной) и знака параметров взаимодействия (обратный исходному) на зависимость. Вследствие данных манипуляций ликвидус и солидус приобретают более явный изгиб с максимумом (минимумом) вблизи состава компонент А и В соответственно.
На графике зависимости коэффициентов активности компонента А(рис.11) наблюдается положительное отклонение от модели идеального раствора, а у компонента В(рис.12) - отрицательное. Это обосновано тем, что параметры взаимодействия имеют различные знаки.
Так же были рассчитаны равновесные коэффициенты распределения компонентов А и B при заданной температуре T = 1629 К: