12 2.3.2 圧力効果 ギブスの自由エネルギーは圧力の関数 ... - Tsuji Lab

3 回 生 「 材 料 組 織 学 1」 緒 言 2013 年 度 担 当 : 辻 2.3.3 凝 固 反 応純 金 属 の 液 相 (L)と 固 相 (S)のギブス 自 由 エネルギーの 温 度 による 変 化 を Fig.2.6 に示 す。 液 相 と 固 相 の 自 由 エネルギーが 等 しくなる 温 度 が、 融 点 ( 凝 固 点 )Tm である。Tm 以 下 の 温 度 では 固 相 の 自 由 エネルギーのほうが 低 く 安 定 であるが、 現 実 には Tm以 下 の 温 度 でもある 一 定 時 間 液 相 が 保 たれる 場 合 がある。これを 過 冷 (supercooling)という。いま、 融 点 Tm より 過 冷 度 ΔT だけ 低 い 温 度 T における 凝 固 を 考 える。Fig.2.6 から 明 らかなように、 温 度 T では 固 相 の 自 由 エネルギーのほうが、 液 相 の 自由 エネルギーよりも ΔG だけ 低 い。この ΔG が、 凝 固 反 応 の 駆 動 力 (driving force)€である。€€Fig.2.6 液 相 (L)と 固 相 (S)のギブス 自 由 エネルギーの 温 度 による 変 化温 度 T における 液 相 と 固 相 の 自 由 エネルギーは、G L = H L − T S LG S = H S − T S Sしたがって、€ΔG = ΔH − T ΔS€ただし、 ΔH = H L − H S 、 ΔS = S L − S S .融 点 では 液 相 と 固 相 の 自 由 エネルギーは 等 しく、 ΔG = 0 であるから、€ΔG = ΔH − T mΔS = 0€€14€€