Równanie Gibbsa-Thomsona

- równanie określające związek pomiędzy krzywizną powierzchni międzyfazowej i potencjałem chemicznym składników w fazach

Równanie Gibbsa-Thomsona – równanie określające związek pomiędzy krzywizną powierzchni międzyfazowej i potencjałem chemicznym składników w fazach[1].

Ogólne informacjeEdytuj

Stężenia składników zależą od potencjałów chemicznych. Każda zmiana krzywizny powierzchni międzyfazowej wywołuje odpowiednią zmianę stężeń równowagowych w kontaktujących się fazach. Analizując przechodzenie składnika „x” do fazy   można wyznaczyć relację, że:

 

gdzie:

  – potencjał chemiczny składnika   w fazie   gdy fazy kontaktują się poprzez niepłaską powierzchnię międzyfazową [J/mol],
  – potencjał chemiczny składnika   w fazie   gdy fazy kontaktują się poprzez płaską powierzchnię międzyfazową [J/mol],
 energia powierzchniowa [J/m²],
 objętość molowa [m³/mol],
 promień krzywizny [m].

Dla płaskiej powierzchni międzyfazowej     otrzymuje się trywialną wersję równania Gibbsa-Thomsona[1]:

 

Można również rozpatrywać zmianę energii swobodnej układu   w wyniku istnienia granic międzyfazowych o skończonym promieniu krzywizny  

 

gdzie:

 objętość [m³][2].

KonsekwencjeEdytuj

  • Promień krzywizny powierzchni r ma znaczenie, dopiero gdy promień krzywizny sferycznej cząstki staje się mniejszy, niż 1 μm.
  • Stężenie równowagowe w roztworze zależy od wielkości cząstek w nim się znajdujących. Stężenie równowagowe jest wyższe w sąsiedztwie małych cząstek, a niższe w sąsiedztwie większych cząstek. Z tego powodu powstaje dyfuzja w kierunku cząstek, których powierzchnia posiada mniejszą krzywiznę (proces koagulacji)[3].

ZastosowanieEdytuj

Rola energii swobodnej powierzchniowej ma znaczenie w przypadku powstawania wydzieleń, koagulacji, sferoidyzacji, spiekania i rozrostu ziarna[3].

Zobacz teżEdytuj

PrzypisyEdytuj

  1. a b Kędzierski Zbigniew: Termodynamika stopów. Kraków: UWND AGH, 1999, s. 134–135.
  2. WF Politechniki Warszawskiej: Termodynamika materiałów (pol.). [dostęp 2012-08-14].
  3. a b Kędzierski Zbigniew: Termodynamika stopów. Kraków: UWND AGH, 1999, s. 136.