材料熱力學

設在某溫度下,純Cr與Cr₂O₃共存的平衡氧分壓為p₀。在相同溫度下,Cr活性為0.10的合金與純Cr₂O₃共存的平衡氧分壓約為p₀的幾倍?反應取 4/3 Cr + O₂ → 2/3 Cr₂O₃。

  1. A約10倍
  2. B約22倍
  3. C約100倍
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正確答案:B. 約22倍

平衡時 ΔG° = −RT ln K,K = a(Cr₂O₃)的2/3次方 ÷ (a(Cr)的4/3次方 × pO₂)。相同溫度下ΔG°與K都相同,a(Cr₂O₃) = 1 時,a(Cr)的4/3次方 × pO₂ 為定值。因此 pO₂ = p₀ × 0.10的 −4/3 次方 ≈ 21.5 p₀,即約22倍。合金中的Cr因活性降低而較難氧化,需要更高的氧分壓。約10倍是把Cr的係數4/3當成1的值,約100倍是把係數當成2的值。像這樣由合金元素的活性與氧分壓,可以判斷不鏽鋼表面哪一種元素會被選擇性氧化。

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