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No.2ベストアンサー
- 回答日時:
学生時代、相図から情報を読取るのに苦労した思い出が有ります。
でも、相図はどうして作るのと言うことは、あまり考えたことが有りませんでした。
合金を異種の金属の混合物と考えると、理論的にはGibbsの自由エネルギーの
考察から相律が求められます。
金属の場合圧力による体積変化が小さいので、自由エネルギーFは、
内部エネルギーをE、エントロピーSとすると
F=E-TS、 平衡条件 dF=0 となります。
Eは原子の配列のみからの寄与Eoと温度Tでの熱容量の項Etからなります。
Sは混合のエントロピーSoと温度Tでの熱エントロピーStの項からなります。
Eは二種の金属A,Bが固容体を作るか、それぞれ全く自由な配置をとれる場合
(相分離が起こらない場合)、A,Bの組成比に応じて単純に加えたもの(加法性)
より小さいか等しくなります。
-TSも同様なA,B組成比依存性を示します。
結果として、自由エネルギーFは組成A→Bを横軸にした場合、下に凸な曲線
となります。
温度TをパラメータとしてT1<T2<T3<・・・<TnでFの曲線を描くと、
温度上昇に応じて曲線Fは上方にシフトします。
金属Aと金属Bの合金のある組成での融点が、加法性より低くなる事実は
この自由エネルギーFが下に凸であることからきています。
したがって、エントロピー効果が主と考えられます。
大変ご丁寧なご回答、感謝です!
なるほど、混合によってエントロピーが増大し、それによって自由エネルギーが低下するため、融点が降下するのですね?
少し解ったような気がします。物理化学の教科書なども読んでみようと思います。どうもありがとうございました。
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