5.1 Энергетические условия процесса кристаллизации

В природе все процессы идут в сторону уменьшения энергии системы. Состояние системы определяется особой функцией - свободной энергией.

F = U - TS,

где F - свободная энергия системы;

U - внутренняя энергия системы;

Т - температура;

S - энтропия.

С увеличением температуры свободная энергия жидкого F_ж и твёрдого F_тв тела уменьшается (рис. 3).

Рисунок 3

При Т₀ F_тв = F_ж - энергетически равноценны твёрдое и жидкое состояние вещества. Поэтому процессы плавления и кристаллизации происходить не будут (динамическое равновесие).

При Т₁ F_тв1 < F_ж1 - энергетически выгодно твердое состояние.

При Т₂ F_ж2 < F_тв2 - энергетически выгодно жидкое состояние.

Для начала кристаллизации вещество необходимо охладить ниже Т₀, а для плавления нагреть выше Т_0.

? Т_{переохлажд.}=Т₀-Т₁ - степень переохлаждения,

? Т_{перегрева.}=Т₂-Т₀ - степень перегрева.