材料熱力學

正規溶液模型把混合焓取為 ΔH_mix = Ωx(1 − x)(Ω為不隨溫度改變的交互作用參數),混合熵與理想溶液相同。Ω = +20 kJ/mol 時,固溶體分離成2相的區域(互溶間隙)消失的臨界溫度 Tc = Ω/(2R) 最接近下列何者?氣體常數取8.314 J/(mol·K)。

  1. A約601 K
  2. B約2406 K
  3. C約1203 K
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正確答案:C. 約1203 K

Tc = Ω/(2R) = 20000/(2 × 8.314) ≈ 1203 K。此式是由ΔG_mix的2階導數 −2Ω + RT/[x(1 − x)] 在對稱組成 x = 0.5 處等於0的溫度求得。低於Tc時,ΔG_mix曲線的中央變成上凸而出現2個極小值,分成組成不同的2相時自由能較低。高於Tc時混合熵的貢獻佔優勢,在所有組成都成為1相的固溶體。約601 K 是分母取4R的值,約2406 K 是分母取R的值。若Ω為負(異種原子互相吸引),不會形成互溶間隙,而表示有序化或形成化合物的傾向。

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