В книге изложены основы физики метастабильных фазовых состоя' ний в связи с их устойчивостью и флуктуациями. Главное внимание обращено на начальную стадию кристаллизации - появление зародышей при глубоком переохлаждении металлических расплавов и воды в стационарных и нестационарных условиях. На основе экспериментального материала и термодинамической теории рассмотрены проблемы гомогенного зародышеобразования, плавления и кристаллизации малых частиц в островковых металлических пленках, кристаллизации аморфных слоев.
Дм научных работников и инженеров, имеющих*дело с явлением кристаллизации, а также для аспирантов и студентов старших курсов, специализирующихся по молекулярной физике, физике твердого тела, физической химии.
Рис. 105. Табл. 27. Библ. 404 назв.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие.................................... 6
Глава 1. Обзор идей и методов исследования..................... 9
§ 1. Равновесие и устойчивость-фаз.......................... 9
§ 2. Геометрический метод исследования фазовых равновесий........ 13
5 3. Мера метастабильности и движущая сила фазового перехода . . . j . . 21
§ 4. Метастабильность и релаксация........................ 23
§ 5. Стеклование жидкостей............................. 25
§ 6. Малые фазовые включения........................ '. . . . 28
§ 7. Центры кристаллизации............................. 32
§ 8. Кинетика гомогенного зародышеобразования............... 33
§ 9. Проверка согласия теория с опытом для спонтанно вскипающих
жидкостей.....................................- 40
§ 10 Экспериментальные методы изучения кинетики зародышеобразова-
ния при кристаллизации............................. 46
Глава 2. Структура и кристаллизация простых жидкостей............. 50
§ 1. Историческое развитие модельных представлений о жидкости ..... 50
§ 2. Флуктуационный аспект структуры...................... 54
§ 3. Характер теплового движения в жидкости. Масштабные величины........................................... •
§ 4. Подход Бернала......'......'.............•.....• • • • 60
§ 5. Фазовый переход типа плавления в модели твердых сфер .... у ... 64
§ 6. Кластеры с минимальной энергией .,...•.....•...........• • 65
§7. Молекулярно-динамическое моделирование на ЭВМ........... 68
§ 8. Кристаллизация и устойчивость переохлажденной жидкости....... 70
§ 9. Метод статистической геометрии...........• • •.......... 74
§ 10. Выявление различий ближней упорядоченности жидкости и кристалла......................................... 77
§ 11. Устойчивость перегретого кристалла..................... 82
§ 12. Продолжение линий плавления в область метастабильных состояний ...........'............................ 84
§ 13. Термодинамическое подобие линий плавления............... 87
Глава 3. Фазовое равновесие жидкость - кристалл для малых частиц...... 91
§ 1. Анизотропия поверхности кристалла..................... 91
§ 2. Равновесная форма кристалла......................... 92
§ 3. Работа образования кристаллической частицы в большой системе.
Эффективное поверхностное натяжение................... 94
§ 4. Работа образования при гетерогенном зарождении............ 97
§ 5. Плавление и кристаллизация в малых системах.............. 98
§ 6. Влияние несферичноста равновесной формы маленьких кристаллов
на их плавление.......................,.......... ю4'
Глава 4. Кнветнка сяонпвной кристаллизации при стационарном зародыше-
обраэовашш.....'............................... 108
§ 1. Зародышеобразование как пуассоновский процесс............. 108
. §.2. Основное кинетическое уравнение. Стационарное решение........ 110
§ 3. Время запаздывания при зародышеобразовании .............. 113
§ 4. Кинетика гетерогенного зародышеобразования . . ............ 116
§ 5. Стационарное Зародышеобразование в неиэотермнческом процессе . . 118
§ б. Опыты с массивными металлическими образцами............. 122
§7. -Опыты с малыми металлическими каплями................. 123
§ 8. Кристаллизация воды при больших переохлаждениях........... 133
§ 9. Переохлаждение других жидкостей..................... . 138
Глава 5. Кинетика нестационарного зародышеобразоваяия............. 141
§ 1. Зародышеобразование в изотермическом процессе............ ^141
§ 2. Зародышеобразование при изменяющейся температуре......... /143
§ 3. Кинетика массовой кристаллизации. Условие застекповывания .... 147
§ 4. "Горячие" центры кристаллизации в аморфных слоях.......... 151
§ 5. Ударный режим кристаллизации........................ 154.
Глава 6. Кристаллизация и стеклование аморфных слоев при повышения температуры...................................... 157
§ 1. Получение аморфных слоев низкотемпературной конденсацией. Термический и структурный анализ низкотемпературных конденсатов -• '
воды.......,.............,...'...,............ 157
§ 2. Кинетика кристаллизация аморфных слоев воды и тяжелой воды. . . 160 § 3. Взрывная кристаллизация аморфных слоев воды под воздействием
локального нагрева................................ 165
§ 4. Опыты с органическими веществами...................... 167
§ 5. Вязкость и ударный режим кристаллизации...............• • 169
§ 6. Методы определения температуры стеклования в аморфных конденсатах......................................... 170
§ 7. Стеклование воды и тяжелой воды........ .............. 173
% 8. Область стеклования аморфных слоев органических веществ...... 177
§ 9.. Аморфные твердые металлы.......................... 178
Глава 7. Плавление н кристаллизация частиц в островковых металлических
....................................... 180
§ 1. Понижение температуры плавления малых металлических частиц
(обзор феноменологических теорий).................... . 180
§ 2. Кинетика плавления малых частиц...................... 183 •
§ 3. Экспериментальные исследования плавления и кристаллизации ма- j лых частиц................• •.•................. 1851
§ 4. Электронографический метод изучения плавления и кристаллизации
островковых пленок . . ........,...'................. 190
§ 5. Опыты с островковыми пленками олова................... 194
§ 6. Опыты с островковыми пленками свинца, висмута, индия и галлия. . 200 § 7. Обсуждение размерного эффекта понижения температуры плавления
малых частиц..................................... 205
§ 8. Микроскопические теории плавления малых частиц............ 206
§ 9. Заключительные замечания ....-....-................... 209
Литература . . ,.......................... . ....... 212
Основные обозначения. .............................. 228
Цена: 150руб.
