금속의 평형상태도와 등온(항온)변태도

소개

금속의 평형상태도, 등온(항온)변태도 관한 내용입니다.

목차

1. 평형상태도
1-1) 열역학적 평형론
1-2) Gibbs Phase Rule
1-3) 평형상태도
2. 등온(항온)변태도

본문내용

1. 평형상태도와 등온변태도에 대하여 논하시오.

1-1) 평형상태도
특정 합금계의 미세 조직과 상 구조의 제어에 관한 많은 정보는 흔히 평형(equilibrium) 또는 구성 선도(constitutional diagram)라고 하는 상태도(phase diagram)에 편리하게 함축되어 있다. 대부분의 미세 조직들은 상변태(phase transformation)를 통하여 전개되며, 온도가 변할 때 (일반적으로 냉각 시) 상 사이의 변화가 나타난다. 이것은 한 상에서 다른 상으로의 전이 또는 상의 출현 및 소멸을 수반한다. 상태도는 상변태와 그로 인한 평형 또는 비평형 특성을 갖는 미세 조직을 예측하는 데 유용하다.

A. 열역학적 평형론
- 각 압력, 온도에서 3개의 상중 하나의 상이 존재하는 것은 그 조건에서 존재하는 상이
가장 안정하다는 의미이다.
- 평형 상태도는 열역학적으로 어떤 상이 가장 안정적인지 나타내는 곡선
- 열역학적 평형상태는 깁스 자유에너지(Gibbs Free Energy)로 설명할 수 있다.

- 자유에너지(Helmholz & Gibbs Free Energy)

가. 자유에너지
계가 있는 주위가 있다고 치면 만약 내부에너지가(계) 일로 변환 될 때 계의 에너지는 감소하고 즉 엔트로피가 감소한다. 하지만 이 변화가 자발적 즉 전체 엔트로피는 언제나 증가해야 하기 때문에 주위의 엔트로피가 계의 엔트로피를 상쇄시키고 남을 만큼으로 증가해야 한다.
Helmhotz 제안한 것으로, 헬름홀츠의 자유에너지(F)는 F=U-TS로 정의할 수 있다. 여기에서 U는 내부에너지 T는 열역학적온도, S는 엔트로피(entropy)이다. 온도와 부피가 변하지 않는 경우, 평형상태에서 자유에너지는 최소 값을 취하는 상태가 된다. 이 경우에는 반드시 엔트로피가 최대가 된다고 할 수 없다. 즉, 온도가 내려가면 TS의 값은 작아진다.
열역학 제 1법칙인 에너지 보존의 법칙을 설명할 수 있는 정의로, 헬름홀츠는 화학반응이 일어났을 때 에너지의 흡수와 방출 그리고 반응 전과 반응 후의 에너지는 변함없다고 하였다. 계가 임의의 과정에서 수행할 수 있는 일(W)의 최대량은 그 과정에 따르는 헬름홀츠 자유에너지의 변화량과 같다

참고자료

· 없음