Bài giảng Cơ sở khoa học vật liệu: Chương 1 - PGS. TS. Nguyễn Ngọc Hà

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:44

Thêm vào BST

Báo xấu

5
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Cơ sở khoa học vật liệu: Chương 1 gồm các nội dung chính sau Các dạng tồn tại của vật chất; hàm thế nhiệt động-cân bằng; khái niệm về vật liệu, khoa học vật liệu – công nghệ vật liệu. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cơ sở khoa học vật liệu: Chương 1 - PGS. TS. Nguyễn Ngọc Hà

CHƯƠNG 1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 1
VIẾT TẮT • CR: Chất rắn • VL: Vật liệu • KHVL: Khoa học vật liệu • CNVL: Công nghệ vật liệu • NT: Nguyên tử • PT: Phân tử • HCHH: Hợp chất hóa học • T: Nhiệt độ PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 2
1. CÁC DẠNG TỒN TẠI CỦA VẬT CHẤT 1.1. NGUYÊN TỬ Nguyên tử là một hệ thống gồm: - Hạt nhân: mang điện tích dương - Các electron: mang điện tích âm chuyển động xung quanh Hạt nhân cấu tạo từ: - Hạt neutron: không mang điện - Proton: mang điện tích dương có điện tích bằng điện tích electron Ở trạng thái bình thường: NT trung hòa điện PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 3
PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 4
1.2. CHẤT HÓA HỌC Các nguyên tử liên kết nhau tạo nên một phân tử với hóa tính và lý tính đặc trưng: chất hóa học Chất hóa học được đặc trưng bởi 2 tính chất: • Đồng nhất toàn khối • Thành phần cố định PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 5
1.3. CÁC TRẠNG THÁI CỦA VẬT CHẤT Ở T xác định, các phần tử của chất rắn dao động quanh vị trí cân bằng với biên độ xác định T tăng → Biên độ dao động tăng Khi dao động đủ lớn → liên kết giữa chúng trở nên yếu → chất rắn không còn giữ được hình dạng của mình → chuyển sang trạng thái lỏng → khí (hoặc rắn → khí): chuyển pha PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 6
1.3.1. Trạng thái khí  Các phần tử cấu tạo liên kết nhau rất yếu, có thể chuyển động tự do trong không gian  Trạng thái tồn tại của khí phụ thuộc: T, P, V  Khí lý tưởng: các phần tử không tương tác lẫn nhau, tuân theo định luật khí lí tưởng: PV= nRT  Khí thực: có sự tương tác lẫn nhau, không tuân theo định luật khí lí tưởng PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 7
1.3.2. Trạng thái lỏng Các phần tử liên kết nhau bền vững hơn ở trạng thái khí Độ bền liên kết không đủ lớn: các lớp dễ trượt với nhau, biến dạng với tác dụng trọng lực Lấy hình dạng của bình chứa PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 8
1.3.3. Trạng thái rắn Các phần tử liên kết nhau rất chặt chẽ, tự chúng có hình dạng xác định PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 9
a. Chất rắn tinh thể  Quy ước: nguyên tử, ion, phân tử: chất điểm  Chất rắn tinh thể: - Có các phần tử cấu tạo phân bố có trật tự, đối xứng, tuần hoàn trong không gian - Có T nóng chảy xác định  Theo hướng bất kz, tính đối xứng, tuần hoàn của các phần tử xảy ra trong toàn bộ không gian: có trật tự xa PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 10
PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 11
Đơn tinh thể Những phần tử tạo nên chất rắn như một tinh thể duy nhất (a) Có tính chất dị hướng PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 12
Đa tinh thể Chất rắn tinh thể được tạo thành từ nhiều tinh thể rất nhỏ định hướng khác nhau Có tính đẳng hướng giả PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 13
b. Chất rắn vô định hình (Thủy tinh)  Các phần tử cấu trúc không đủ độ linh hoạt để sắp xếp lại khi chuyển pha L R  CR tạo thành không có cấu trúc tinh thể: CR vô định hình  Các phần tử cấu trúc không tuân theo qui luật, không đối xứng, không tuần hoàn trong không gian  Không có T nóng chảy cố định, chuyển R → L xảy ra trong một khoảng T PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 14
PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 15
Rắn/Lỏng? Dùng khái niệm độ nhớt để phân biệt trạng thái rắn và lỏng của vật chất ≥ 1012 pa.s: vật chất được coi là ở trạng thái rắn Nhiệt độ ứng với = 1012 pa.s: T đóng rắn PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 16
c. Chất lỏng tinh thể Phần lớn các chất có cấu trúc tinh thể là chất rắn trừ tinh thể lỏng Tinh thể lỏng: chất lỏng hữu cơ nhưng có trật tự cấu trúc, chiếm vị trí trung gian giữa chất rắn và lỏng Có sắp xếp theo trật tự nhất định nhưng có độ linh động như chất lỏng PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 17
Lưu ý Phổ nhiễu xạ tia X (XRD): • Chất rắn tinh thể: có các đỉnh (peak) đặc trưng • Chất rắn vô định hình: không có • Tinh thể lỏng: có các đỉnh PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 18
Trạng thái khi chuyển Lỏng → Rắn Phụ thuộc tốc độ nguội v: • v > vth: chất rắn vô định hình • v < vth: chất rắn tinh thể vth: tốc độ nguội tới hạn, đặc trưng cho từng chất vth kim loại  106 – 1012 K/s vth oxit  1 – 10 K/s PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 19
PGS. TS. NGUYỄN NGỌC HÀ 20