物化实验报告-二组分合金相图 联系客服

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G区域:Bi-Sn合金两种固溶物共存区,体系为两相。

下面用相律分析相图:实验时气压可视为恒定,则由于无化学反应发生,Bi-Sn二组分系统的条件自由度为:f =K?Φ +1,

其中:f :自由度;K :独立组分数,本实验体系中为2;Φ:相数;

则f = 3 ?Φ,在相图中每一部分应用上式,得:

区域

相数

?组分数C 自由度数f

A B C D E F G

1 2 2 1 1 3 2

2 2 2 2 2 2 2

2 1 1 2 2 0 1

3.3.2 误差分析 实验中测到的步冷曲线转折点都比较明显,说明误差并不大。从图中来看,30%和80%的第二个转折点跟57%时测得的步冷曲线转折点不同,而理论上应该相同,估计误差主要出现在以下几点:

1、步冷曲线测定时并没有采用在电炉中保温降温的方法而是在空气中冷却,可能会使降温速度太快,产生误差。

2、样品在实验前已经反复使用,可能会使内部组分发生一些变化,使测量不准确。 3、温度是通过测定水的沸点来确定的,水中可能会混有杂质使测量不准确。

4、结论

实验测得的Bi-Sn二组分合金相图如下: 温度(T/K)

Bi的质量分数(%) 5、参考文献

1、清华大学化学系物理化学实验编写组.物理化学实验.北京:清华大学出版社,1991.58~66。

2、朱文涛,物理化学(上册).北京:清华大学出版社,1995.250~251。

3、虞觉奇,易文质等编译,二元合金状态图集.上海:上海科学技术出版社,1997.236。

6、附录

思考题:

1. 为什么能用步冷曲线来确定相界?

答:在发生相转变的时候,系统温度的变化曲线会出现拐点。步冷曲线上拐点的位置

与相转变的温度、组成(相界),存在着对应关系。因此可以用步冷曲线确定相界。 2. 请用相律分析各冷却曲线的形状?

答:如图,a-b段表征液态是的降温过程,液相自由度f=2-1+1=2;b-c段表征液固两相区中的降温过程,自由度f=2-2+1=1;由于析出新相,自由度发生变化,所以b点处出现拐点。c-d段表征共晶过程,在共晶时f=2-1-2+1=0,温度保持恒定,故出现平台。d-e段表征固态时的降温过程。

3. 热电偶测量温度的原理是什么?为什么要保持冷端温度恒定?

答:将两种金属A,B的两端分别焊接在一起,保持一个结点(冷端)温度不变,改变另一个接点(测温端)温度,则在线路里会产生相应的热电势。测得热电势,进而即可求得热端温度。

由于测量原理是相对测量法,冷端温度起基准的作用,所以在测温的整个过程中冷端的温度要恒定。

4. 步冷曲线各段的斜率以及平台的长短与哪些因素有关?

答:步冷曲线的斜率表征温度变化的速率,平台长短表征共晶过程进行的快慢,这与体系与环境的温度,体系的热容和热导率,相变情况等因素有关。