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CALPHAD का मतलब ''PHAse आरेखों की गणना'' है, जो 1970 में लैरी कॉफमैन द्वारा शुरू की गई एक पद्धति है।<ref name="Kaufman">{{Cite book|title=चरण आरेखों की कंप्यूटर गणना|author = Kaufman L. | author2 = Bernstein H.|date=1970|publisher=Academic Press NY|isbn=0-12-402050-X}}</ref><ref name="Fabrichnaya">{{Cite book|title=Thermodynamic Data, Models, and Phase Diagrams in Multicomponent Oxide Systems : an Assessment for Materials and Planetary Scientists Based on Calorimetric, Volumetric and Phase Equilibrium Data|author = Fabrichnaya Olga B.|author2 = Saxena Surendra K.|author3 = Richet Pascal|author4 = Westrum Edgar F. Jr.|date=2004|publisher=Springer Berlin Heidelberg|isbn=9783662105047|location=Berlin, Heidelberg|oclc=851391370}}</ref><ref name="Kattner">{{cite journal |author = Kattner Ursula R.|date = 2016 |title = CALPHAD विधि और सामग्री और प्रक्रिया विकास में इसकी भूमिका|journal = Tecnol. Metal. Mater. Miner. |volume = 13  |issue = 1 |pages = 3–15 |doi = 10.4322/2176-1523.1059 |pmid = 27330879 |pmc = 4912057 |doi-access = free }}</ref> एक संतुलन [[चरण आरेख]] आमतौर पर एक रासायनिक प्रणाली के तापमान और [[रासायनिक संरचना]] के लिए अक्षों वाला एक आरेख होता है। यह उन क्षेत्रों को दर्शाता है जहां पदार्थ या समाधान (यानी चरण) स्थिर हैं और ऐसे क्षेत्र जहां उनमें से दो या अधिक सह-अस्तित्व में हैं। चरण आरेख विभिन्न परिस्थितियों में एक प्रणाली की स्थिति की भविष्यवाणी करने के लिए एक बहुत शक्तिशाली उपकरण हैं और शुरू में संतुलन की स्थिति पर प्रयोगात्मक जानकारी को तर्कसंगत बनाने के लिए एक ग्राफिकल विधि थी। जटिल प्रणालियों में, CALPHAD जैसी कम्प्यूटेशनल विधियों को प्रत्येक चरण के लिए थर्मोडायनामिक गुणों को मॉडल करने और बहुघटक चरण व्यवहार का अनुकरण करने के लिए नियोजित किया जाता है।<ref name="Sundman">{{Cite book|title=Computational thermodynamics: the CALPHAD method|author =Lukas H. L.|author2 = Fries Suzana G.|author3 = Sundman Bo|date=2007|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0521868112|location=Cambridge|oclc=663969016}}</ref><ref name="Miodownik">{{Cite book|title=कैलफड|author = Saunders N.|author2 = Miodownik P.|date=1998|publisher=Pergamon Materials Series, Vol 1.|editor=Cahn R. W.|isbn=0-08-042129-6}}</ref><ref name="Austin">{{Cite journal |author = Y.Austin Chang |date = 2004 |title = Phase diagram calculation: past, present and future |journal = Progress in Materials Science |volume = 49 |issue = 3 |pages = 313–345 |doi = 10.1016/S0079-6425(03)00025-2}}</ref> CALPHAD दृष्टिकोण इस तथ्य पर आधारित है कि एक चरण आरेख सिस्टम के थर्मोडायनामिक गुणों की संतुलन सूची की अभिव्यक्ति है, जो व्यक्तिगत चरणों के गुणों का योग है।<ref name="Wang">{{Cite book|title=सामग्रियों की कम्प्यूटेशनल थर्मोडायनामिक्स|author = Zi-Kui Liu|author2 = Wang Yi |isbn=9780521198967|location=Cambridge|oclc=960196125|date = 2016}}</ref> इस प्रकार पहले किसी सिस्टम में सभी चरणों के थर्मोडायनामिक गुणों का आकलन करके चरण आरेख की गणना करना संभव है।
'''कैल्फैड''' का तात्पर्य "कैल्कुलेशन ऑफ फेज डायग्राम्स" अर्थात प्रावस्था आरेख के परिकलन से है। यह एक परिकलन पद्धति है जिसे 1970 में लैरी कौफमैन ने प्रस्तुत किया था।<ref name="Kaufman">{{Cite book|title=चरण आरेखों की कंप्यूटर गणना|author = Kaufman L. | author2 = Bernstein H.|date=1970|publisher=Academic Press NY|isbn=0-12-402050-X}}</ref><ref name="Fabrichnaya">{{Cite book|title=Thermodynamic Data, Models, and Phase Diagrams in Multicomponent Oxide Systems : an Assessment for Materials and Planetary Scientists Based on Calorimetric, Volumetric and Phase Equilibrium Data|author = Fabrichnaya Olga B.|author2 = Saxena Surendra K.|author3 = Richet Pascal|author4 = Westrum Edgar F. Jr.|date=2004|publisher=Springer Berlin Heidelberg|isbn=9783662105047|location=Berlin, Heidelberg|oclc=851391370}}</ref><ref name="Kattner">{{cite journal |author = Kattner Ursula R.|date = 2016 |title = CALPHAD विधि और सामग्री और प्रक्रिया विकास में इसकी भूमिका|journal = Tecnol. Metal. Mater. Miner. |volume = 13  |issue = 1 |pages = 3–15 |doi = 10.4322/2176-1523.1059 |pmid = 27330879 |pmc = 4912057 |doi-access = free }}</ref> एक साम्यावस्था [[चरण आरेख|प्रावस्था आरेख]] सामान्यतः एक रासायनिक प्रणाली के तापमान और [[रासायनिक संरचना]] के लिए निश्चित अक्षों वाला एक आरेख होता है। यह उन क्षेत्रों को दर्शाता है जहां पदार्थ या विलयन स्थिर हैं और ऐसे क्षेत्र जहां उनमें से दो या अधिक सह-अस्तित्व में होते हैं। प्रावस्था आरेख विभिन्न परिस्थितियों में एक प्रणाली की स्थिति का अनुमान करने के लिए अत्यधिक शक्तिशाली उपकरण हैं और प्रारंभ में संतुलन की स्थिति पर प्रयोगात्मक सूचना को तर्कसंगत बनाने के लिए एक आलेखीय विधि थी। जटिल प्रणालियों में, कैल्फैड जैसी संगणनीय विधियों को प्रत्येक चरण के लिए ऊष्मागतिकी गुणों को प्ररूपित करने और बहुघटक चरण व्यवहार का अनुकरण करने के लिए नियोजित किया जाता है।<ref name="Sundman">{{Cite book|title=Computational thermodynamics: the CALPHAD method|author =Lukas H. L.|author2 = Fries Suzana G.|author3 = Sundman Bo|date=2007|publisher=Cambridge University Press|isbn=978-0521868112|location=Cambridge|oclc=663969016}}</ref><ref name="Miodownik">{{Cite book|title=कैलफड|author = Saunders N.|author2 = Miodownik P.|date=1998|publisher=Pergamon Materials Series, Vol 1.|editor=Cahn R. W.|isbn=0-08-042129-6}}</ref><ref name="Austin">{{Cite journal |author = Y.Austin Chang |date = 2004 |title = Phase diagram calculation: past, present and future |journal = Progress in Materials Science |volume = 49 |issue = 3 |pages = 313–345 |doi = 10.1016/S0079-6425(03)00025-2}}</ref> कैल्फैड दृष्टिकोण इस तथ्य पर आधारित है कि एक प्रावस्था आरेख तंत्र के ऊष्मागतिकी गुणों की संतुलन सूची की अभिव्यक्ति है, जो व्यक्तिगत प्रावस्थाओं के गुणों का योग है।<ref name="Wang">{{Cite book|title=सामग्रियों की कम्प्यूटेशनल थर्मोडायनामिक्स|author = Zi-Kui Liu|author2 = Wang Yi |isbn=9780521198967|location=Cambridge|oclc=960196125|date = 2016}}</ref> इस प्रकार पहले किसी तंत्र में सभी प्रावस्थाओं के ऊष्मागतिकी गुणों का आकलन करके प्रावस्था आरेख निर्मित करना संभव है।


==कार्यप्रणाली==
==कार्यप्रणाली==
CALPHAD विधि के साथ एक प्रणाली में चरण संतुलन पर सभी प्रायोगिक जानकारी और थर्मोकेमिकल और थर्मोफिजिकल अध्ययनों से प्राप्त सभी थर्मोडायनामिक जानकारी एकत्र की जाती है।<ref name="Fabrichnaya"></ref> फिर प्रत्येक चरण के थर्मोडायनामिक गुणों को समायोज्य मापदंडों वाले गणितीय मॉडल के साथ वर्णित किया जाता है। सभी सूचनाओं के लिए मॉडल के फिट को अनुकूलित करके मापदंडों का मूल्यांकन किया जाता है, जिसमें सह-मौजूदा चरण भी शामिल होते हैं। फिर चरण आरेख के साथ-साथ सभी चरणों के थर्मोडायनामिक गुणों की पुनर्गणना करना संभव है। CALPHAD पद्धति का दर्शन चरण आरेख और थर्मोडायनामिक गुणों का एक सुसंगत विवरण प्राप्त करना है ताकि प्रयोगात्मक जानकारी के बिना क्षेत्रों में और [[चरण परिवर्तन]]ों के सिमुलेशन के दौरान [[मेटास्टेबल]] राज्यों के लिए स्थिर चरणों और उनके थर्मोडायनामिक गुणों के सेट की विश्वसनीय भविष्यवाणी की जा सके।
कैल्फैड विधि के साथ एक प्रणाली में चरण संतुलन पर सभी प्रायोगिक सूचना और थर्मोकेमिकल और थर्मोफिजिकल अध्ययनों से प्राप्त सभी ऊष्मागतिकी सूचना एकत्र की जाती है।<ref name="Fabrichnaya"></ref> फिर प्रत्येक चरण के ऊष्मागतिकी गुणों को समायोज्य मापदंडों वाले गणितीय मॉडल के साथ वर्णित किया जाता है। सभी सूचनाओं के लिए मॉडल के फिट को अनुकूलित करके मापदंडों का मूल्यांकन किया जाता है, जिसमें सह-मौजूदा चरण भी शामिल होते हैं। फिर प्रावस्था आरेख के साथ-साथ सभी चरणों के ऊष्मागतिकी गुणों की पुनर्गणना करना संभव है। कैल्फैड पद्धति का दर्शन प्रावस्था आरेख और ऊष्मागतिकी गुणों का एक सुसंगत विवरण प्राप्त करना है ताकि प्रयोगात्मक सूचना के बिना क्षेत्रों में और [[चरण परिवर्तन]]ों के सिमुलेशन के दौरान [[मेटास्टेबल]] राज्यों के लिए स्थिर चरणों और उनके ऊष्मागतिकी गुणों के सेट की विश्वसनीय भविष्यवाणी की जा सके।


===एक चरण का थर्मोडायनामिक मॉडलिंग===
===एक चरण का ऊष्मागतिकी मॉडलिंग===
CALPHAD पद्धति की सफलता के लिए दो महत्वपूर्ण कारक हैं। पहला कारक प्रत्येक चरण के लिए [[गिब्स ऊर्जा]] के लिए यथार्थवादी और सुविधाजनक गणितीय मॉडल ढूंढना है। गिब्स ऊर्जा का उपयोग किया जाता है क्योंकि अधिकांश प्रायोगिक डेटा ज्ञात तापमान और दबाव पर निर्धारित किए गए हैं और किसी भी अन्य थर्मोडायनामिक मात्रा की गणना इससे की जा सकती है। विश्लेषणात्मक अभिव्यक्तियों के साथ बहु-घटक प्रणाली की गिब्स ऊर्जा के व्यवहार का सटीक विवरण प्राप्त करना संभव नहीं है। इस प्रकार मुख्य विशेषताओं की पहचान करना और उन पर गणितीय मॉडल को आधार बनाना आवश्यक है। मॉडल और वास्तविकता के बीच विसंगति अंततः चरण के तापमान, दबाव और संविधान में शक्ति श्रृंखला विस्तार द्वारा दर्शायी जाती है। प्रयोगात्मक डेटा को पुन: पेश करने के लिए इन मॉडल विवरणों के समायोज्य मापदंडों को परिष्कृत किया जाता है। CALPHAD पद्धति की ताकत यह है कि एक बहु-घटक प्रणाली का वर्णन करने के लिए घटक उप-प्रणालियों के विवरण को जोड़ा जा सकता है।
कैल्फैड पद्धति की सफलता के लिए दो महत्वपूर्ण कारक हैं। पहला कारक प्रत्येक चरण के लिए [[गिब्स ऊर्जा]] के लिए यथार्थवादी और सुविधाजनक गणितीय मॉडल ढूंढना है। गिब्स ऊर्जा का उपयोग किया जाता है क्योंकि अधिकांश प्रायोगिक डेटा ज्ञात तापमान और दबाव पर निर्धारित किए गए हैं और किसी भी अन्य ऊष्मागतिकी मात्रा की गणना इससे की जा सकती है। विश्लेषणात्मक अभिव्यक्तियों के साथ बहु-घटक प्रणाली की गिब्स ऊर्जा के व्यवहार का सटीक विवरण प्राप्त करना संभव नहीं है। इस प्रकार मुख्य विशेषताओं की पहचान करना और उन पर गणितीय मॉडल को आधार बनाना आवश्यक है। मॉडल और वास्तविकता के बीच विसंगति अंततः चरण के तापमान, दबाव और संविधान में शक्ति श्रृंखला विस्तार द्वारा दर्शायी जाती है। प्रयोगात्मक डेटा को पुन: पेश करने के लिए इन मॉडल विवरणों के समायोज्य मापदंडों को परिष्कृत किया जाता है। कैल्फैड पद्धति की ताकत यह है कि एक बहु-घटक प्रणाली का वर्णन करने के लिए घटक उप-प्रणालियों के विवरण को जोड़ा जा सकता है।


===संतुलन गणना===
===संतुलन गणना===
<!-- Deleted image removed: [[File:CALPHADex.jpg|thumb|right|Calculated Fe-1.5Cr-3Ni-0.5Mn-0.3Si-C phase diagram with the CALPHAD method]] -->
<!-- Deleted image removed: [[File:CALPHADex.jpg|thumb|right|Calculated Fe-1.5Cr-3Ni-0.5Mn-0.3Si-C phase diagram with the CALPHAD method]] -->
दूसरा महत्वपूर्ण कारक संतुलन की गणना के लिए कंप्यूटर सॉफ्टवेयर की उपलब्धता और संग्रहीत मूल्यांकन जानकारी के साथ विभिन्न प्रकार के आरेख और डेटाबेस की उपलब्धता है। चूंकि वर्तमान में विभिन्न प्रकार के चरणों के लिए कई अलग-अलग प्रकार के मॉडल का उपयोग किया जाता है, इसलिए स्टील, सुपर-मिश्र धातु, [[अर्धचालक]] सामग्री, [[जलीय घोल]], [[ लावा ]] इत्यादि जैसी विभिन्न सामग्रियों के लिए कई थर्मोडायनामिक डेटाबेस मुफ्त या व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं। संतुलन की गणना के लिए विभिन्न प्रकार के एल्गोरिदम का उपयोग करने वाले कई अलग-अलग प्रकार के सॉफ़्टवेयर भी उपलब्ध हैं। यह एक फायदा है अगर सॉफ्टवेयर सिस्टम के लिए कई अलग-अलग प्रकार की स्थितियों का उपयोग करके संतुलन की गणना करने की अनुमति देता है, न कि केवल तापमान, दबाव और समग्र संरचना, क्योंकि कई मामलों में संतुलन स्थिर मात्रा या किसी दिए गए [[रासायनिक क्षमता]] पर निर्धारित किया जा सकता है। किसी तत्व या किसी विशेष चरण की दी गई संरचना।
दूसरा महत्वपूर्ण कारक संतुलन की गणना के लिए कंप्यूटर सॉफ्टवेयर की उपलब्धता और संग्रहीत मूल्यांकन सूचना के साथ विभिन्न प्रकार के आरेख और डेटाबेस की उपलब्धता है। चूंकि वर्तमान में विभिन्न प्रकार के चरणों के लिए कई अलग-अलग प्रकार के मॉडल का उपयोग किया जाता है, इसलिए स्टील, सुपर-मिश्र धातु, [[अर्धचालक]] सामग्री, [[जलीय घोल]], [[ लावा ]] इत्यादि जैसी विभिन्न सामग्रियों के लिए कई ऊष्मागतिकी डेटाबेस मुफ्त या व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं। संतुलन की गणना के लिए विभिन्न प्रकार के एल्गोरिदम का उपयोग करने वाले कई अलग-अलग प्रकार के सॉफ़्टवेयर भी उपलब्ध हैं। यह एक फायदा है अगर सॉफ्टवेयर सिस्टम के लिए कई अलग-अलग प्रकार की स्थितियों का उपयोग करके संतुलन की गणना करने की अनुमति देता है, न कि केवल तापमान, दबाव और समग्र संरचना, क्योंकि कई मामलों में संतुलन स्थिर मात्रा या किसी दिए गए [[रासायनिक क्षमता]] पर निर्धारित किया जा सकता है। किसी तत्व या किसी विशेष चरण की दी गई संरचना।


==अनुप्रयोग==
==अनुप्रयोग==
60 के दशक में CALPHAD की धीमी शुरुआत हुई लेकिन 80 के दशक में परिष्कृत थर्मोडायनामिक डेटा बैंक सिस्टम दिखाई देने लगे और आज बाजार में कई वाणिज्यिक उत्पाद मौजूद हैं, जैसे फैक्टसेज, एमटीडेटा, पीएएनडीएटी, मैटकैल्क, जेमैटप्रो, और थर्मो-कैल्क के साथ-साथ ओपन-सोर्स कोड जैसे ओपनकैलफाड,<ref name="Bo Sundman">{{cite journal |author = Sundman Bo|date = 2021 |title = बहु-घटक संतुलन, चरण आरेख और अन्य प्रकार के आरेखों की गणना के लिए उपयोगी एल्गोरिदम|journal = Calphad |volume = 75 |page = 102330 |doi =10.1016/j.calphad.2021.102330 }}</ref> PyCalphad, और ESPEI। उनका उपयोग अनुसंधान और औद्योगिक विकास में किया जाता है (उदाहरण के लिए, डिज़ाइन टेक्नोलॉजी द्वारा प्रीसिपीकैल्क सॉफ़्टवेयर और सामग्री), जहां वे प्रयोगात्मक कार्य को कम करके और बहु-घटक प्रणालियों के लिए थर्मोडायनामिक भविष्यवाणियां उपलब्ध कराकर बड़ी मात्रा में समय और संसाधनों को बचाते हैं जो व्यावहारिक रूप से अप्राप्य होंगे। इस दृष्टिकोण के बिना. इस नाम से एक पत्रिका है जहां हाल की वैज्ञानिक उपलब्धियां प्रकाशित की जाती हैं लेकिन CALPHAD विधियों के उपयोग का वर्णन करने वाले वैज्ञानिक पत्र कई अन्य पत्रिकाओं में भी प्रकाशित होते हैं।
60 के दशक में कैल्फैड की धीमी शुरुआत हुई लेकिन 80 के दशक में परिष्कृत ऊष्मागतिकी डेटा बैंक सिस्टम दिखाई देने लगे और आज बाजार में कई वाणिज्यिक उत्पाद मौजूद हैं, जैसे फैक्टसेज, एमटीडेटा, पीएएनडीएटी, मैटकैल्क, जेमैटप्रो, और थर्मो-कैल्क के साथ-साथ ओपन-सोर्स कोड जैसे ओपनकैलफाड,<ref name="Bo Sundman">{{cite journal |author = Sundman Bo|date = 2021 |title = बहु-घटक संतुलन, चरण आरेख और अन्य प्रकार के आरेखों की गणना के लिए उपयोगी एल्गोरिदम|journal = Calphad |volume = 75 |page = 102330 |doi =10.1016/j.calphad.2021.102330 }}</ref> Pyकैल्फैड, और ESPEI। उनका उपयोग अनुसंधान और औद्योगिक विकास में किया जाता है (उदाहरण के लिए, डिज़ाइन टेक्नोलॉजी द्वारा प्रीसिपीकैल्क सॉफ़्टवेयर और सामग्री), जहां वे प्रयोगात्मक कार्य को कम करके और बहु-घटक प्रणालियों के लिए ऊष्मागतिकी भविष्यवाणियां उपलब्ध कराकर बड़ी मात्रा में समय और संसाधनों को बचाते हैं जो व्यावहारिक रूप से अप्राप्य होंगे। इस दृष्टिकोण के बिना. इस नाम से एक पत्रिका है जहां हाल की वैज्ञानिक उपलब्धियां प्रकाशित की जाती हैं लेकिन कैल्फैड विधियों के उपयोग का वर्णन करने वाले वैज्ञानिक पत्र कई अन्य पत्रिकाओं में भी प्रकाशित होते हैं।


==यह भी देखें==
==यह भी देखें==
* चरण आरेख
* प्रावस्था आरेख
* गिब्स ऊर्जा
* गिब्स ऊर्जा
* [[मिश्रण की एन्थैल्पी]]
* [[मिश्रण की एन्थैल्पी]]
*मिडेमा%27एस मॉडल
*मिडेमा%27एस मॉडल
* [[कम्प्यूटेशनल थर्मोडायनामिक्स]]
* [[कम्प्यूटेशनल थर्मोडायनामिक्स|कम्प्यूटेशनल ऊष्मागतिकी्स]]


==संदर्भ==
==संदर्भ==
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==बाहरी संबंध==
==बाहरी संबंध==
* [http://www.calphad.org Official CALPHAD website]
* [http://www.calphad.org Official कैल्फैड website]


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Revision as of 01:41, 16 August 2023

कैल्फैड का तात्पर्य "कैल्कुलेशन ऑफ फेज डायग्राम्स" अर्थात प्रावस्था आरेख के परिकलन से है। यह एक परिकलन पद्धति है जिसे 1970 में लैरी कौफमैन ने प्रस्तुत किया था।[1][2][3] एक साम्यावस्था प्रावस्था आरेख सामान्यतः एक रासायनिक प्रणाली के तापमान और रासायनिक संरचना के लिए निश्चित अक्षों वाला एक आरेख होता है। यह उन क्षेत्रों को दर्शाता है जहां पदार्थ या विलयन स्थिर हैं और ऐसे क्षेत्र जहां उनमें से दो या अधिक सह-अस्तित्व में होते हैं। प्रावस्था आरेख विभिन्न परिस्थितियों में एक प्रणाली की स्थिति का अनुमान करने के लिए अत्यधिक शक्तिशाली उपकरण हैं और प्रारंभ में संतुलन की स्थिति पर प्रयोगात्मक सूचना को तर्कसंगत बनाने के लिए एक आलेखीय विधि थी। जटिल प्रणालियों में, कैल्फैड जैसी संगणनीय विधियों को प्रत्येक चरण के लिए ऊष्मागतिकी गुणों को प्ररूपित करने और बहुघटक चरण व्यवहार का अनुकरण करने के लिए नियोजित किया जाता है।[4][5][6] कैल्फैड दृष्टिकोण इस तथ्य पर आधारित है कि एक प्रावस्था आरेख तंत्र के ऊष्मागतिकी गुणों की संतुलन सूची की अभिव्यक्ति है, जो व्यक्तिगत प्रावस्थाओं के गुणों का योग है।[7] इस प्रकार पहले किसी तंत्र में सभी प्रावस्थाओं के ऊष्मागतिकी गुणों का आकलन करके प्रावस्था आरेख निर्मित करना संभव है।

कार्यप्रणाली

कैल्फैड विधि के साथ एक प्रणाली में चरण संतुलन पर सभी प्रायोगिक सूचना और थर्मोकेमिकल और थर्मोफिजिकल अध्ययनों से प्राप्त सभी ऊष्मागतिकी सूचना एकत्र की जाती है।[2] फिर प्रत्येक चरण के ऊष्मागतिकी गुणों को समायोज्य मापदंडों वाले गणितीय मॉडल के साथ वर्णित किया जाता है। सभी सूचनाओं के लिए मॉडल के फिट को अनुकूलित करके मापदंडों का मूल्यांकन किया जाता है, जिसमें सह-मौजूदा चरण भी शामिल होते हैं। फिर प्रावस्था आरेख के साथ-साथ सभी चरणों के ऊष्मागतिकी गुणों की पुनर्गणना करना संभव है। कैल्फैड पद्धति का दर्शन प्रावस्था आरेख और ऊष्मागतिकी गुणों का एक सुसंगत विवरण प्राप्त करना है ताकि प्रयोगात्मक सूचना के बिना क्षेत्रों में और चरण परिवर्तनों के सिमुलेशन के दौरान मेटास्टेबल राज्यों के लिए स्थिर चरणों और उनके ऊष्मागतिकी गुणों के सेट की विश्वसनीय भविष्यवाणी की जा सके।

एक चरण का ऊष्मागतिकी मॉडलिंग

कैल्फैड पद्धति की सफलता के लिए दो महत्वपूर्ण कारक हैं। पहला कारक प्रत्येक चरण के लिए गिब्स ऊर्जा के लिए यथार्थवादी और सुविधाजनक गणितीय मॉडल ढूंढना है। गिब्स ऊर्जा का उपयोग किया जाता है क्योंकि अधिकांश प्रायोगिक डेटा ज्ञात तापमान और दबाव पर निर्धारित किए गए हैं और किसी भी अन्य ऊष्मागतिकी मात्रा की गणना इससे की जा सकती है। विश्लेषणात्मक अभिव्यक्तियों के साथ बहु-घटक प्रणाली की गिब्स ऊर्जा के व्यवहार का सटीक विवरण प्राप्त करना संभव नहीं है। इस प्रकार मुख्य विशेषताओं की पहचान करना और उन पर गणितीय मॉडल को आधार बनाना आवश्यक है। मॉडल और वास्तविकता के बीच विसंगति अंततः चरण के तापमान, दबाव और संविधान में शक्ति श्रृंखला विस्तार द्वारा दर्शायी जाती है। प्रयोगात्मक डेटा को पुन: पेश करने के लिए इन मॉडल विवरणों के समायोज्य मापदंडों को परिष्कृत किया जाता है। कैल्फैड पद्धति की ताकत यह है कि एक बहु-घटक प्रणाली का वर्णन करने के लिए घटक उप-प्रणालियों के विवरण को जोड़ा जा सकता है।

संतुलन गणना

दूसरा महत्वपूर्ण कारक संतुलन की गणना के लिए कंप्यूटर सॉफ्टवेयर की उपलब्धता और संग्रहीत मूल्यांकन सूचना के साथ विभिन्न प्रकार के आरेख और डेटाबेस की उपलब्धता है। चूंकि वर्तमान में विभिन्न प्रकार के चरणों के लिए कई अलग-अलग प्रकार के मॉडल का उपयोग किया जाता है, इसलिए स्टील, सुपर-मिश्र धातु, अर्धचालक सामग्री, जलीय घोल, लावा इत्यादि जैसी विभिन्न सामग्रियों के लिए कई ऊष्मागतिकी डेटाबेस मुफ्त या व्यावसायिक रूप से उपलब्ध हैं। संतुलन की गणना के लिए विभिन्न प्रकार के एल्गोरिदम का उपयोग करने वाले कई अलग-अलग प्रकार के सॉफ़्टवेयर भी उपलब्ध हैं। यह एक फायदा है अगर सॉफ्टवेयर सिस्टम के लिए कई अलग-अलग प्रकार की स्थितियों का उपयोग करके संतुलन की गणना करने की अनुमति देता है, न कि केवल तापमान, दबाव और समग्र संरचना, क्योंकि कई मामलों में संतुलन स्थिर मात्रा या किसी दिए गए रासायनिक क्षमता पर निर्धारित किया जा सकता है। किसी तत्व या किसी विशेष चरण की दी गई संरचना।

अनुप्रयोग

60 के दशक में कैल्फैड की धीमी शुरुआत हुई लेकिन 80 के दशक में परिष्कृत ऊष्मागतिकी डेटा बैंक सिस्टम दिखाई देने लगे और आज बाजार में कई वाणिज्यिक उत्पाद मौजूद हैं, जैसे फैक्टसेज, एमटीडेटा, पीएएनडीएटी, मैटकैल्क, जेमैटप्रो, और थर्मो-कैल्क के साथ-साथ ओपन-सोर्स कोड जैसे ओपनकैलफाड,[8] Pyकैल्फैड, और ESPEI। उनका उपयोग अनुसंधान और औद्योगिक विकास में किया जाता है (उदाहरण के लिए, डिज़ाइन टेक्नोलॉजी द्वारा प्रीसिपीकैल्क सॉफ़्टवेयर और सामग्री), जहां वे प्रयोगात्मक कार्य को कम करके और बहु-घटक प्रणालियों के लिए ऊष्मागतिकी भविष्यवाणियां उपलब्ध कराकर बड़ी मात्रा में समय और संसाधनों को बचाते हैं जो व्यावहारिक रूप से अप्राप्य होंगे। इस दृष्टिकोण के बिना. इस नाम से एक पत्रिका है जहां हाल की वैज्ञानिक उपलब्धियां प्रकाशित की जाती हैं लेकिन कैल्फैड विधियों के उपयोग का वर्णन करने वाले वैज्ञानिक पत्र कई अन्य पत्रिकाओं में भी प्रकाशित होते हैं।

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Kaufman L.; Bernstein H. (1970). चरण आरेखों की कंप्यूटर गणना. Academic Press NY. ISBN 0-12-402050-X.
  2. ↑ 2.0 2.1 Fabrichnaya Olga B.; Saxena Surendra K.; Richet Pascal; Westrum Edgar F. Jr. (2004). Thermodynamic Data, Models, and Phase Diagrams in Multicomponent Oxide Systems : an Assessment for Materials and Planetary Scientists Based on Calorimetric, Volumetric and Phase Equilibrium Data. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg. ISBN 9783662105047. OCLC 851391370.
  3. ↑ Kattner Ursula R. (2016). "CALPHAD विधि और सामग्री और प्रक्रिया विकास में इसकी भूमिका". Tecnol. Metal. Mater. Miner. 13 (1): 3–15. doi:10.4322/2176-1523.1059. PMC 4912057. PMID 27330879.
  4. ↑ Lukas H. L.; Fries Suzana G.; Sundman Bo (2007). Computational thermodynamics: the CALPHAD method. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 978-0521868112. OCLC 663969016.
  5. ↑ Saunders N.; Miodownik P. (1998). Cahn R. W. (ed.). कैलफड. Pergamon Materials Series, Vol 1. ISBN 0-08-042129-6.
  6. ↑ Y.Austin Chang (2004). "Phase diagram calculation: past, present and future". Progress in Materials Science. 49 (3): 313–345. doi:10.1016/S0079-6425(03)00025-2.
  7. ↑ Zi-Kui Liu; Wang Yi (2016). सामग्रियों की कम्प्यूटेशनल थर्मोडायनामिक्स. Cambridge. ISBN 9780521198967. OCLC 960196125.{{cite book}}: CS1 maint: location missing publisher (link)
  8. ↑ Sundman Bo (2021). "बहु-घटक संतुलन, चरण आरेख और अन्य प्रकार के आरेखों की गणना के लिए उपयोगी एल्गोरिदम". Calphad. 75: 102330. doi:10.1016/j.calphad.2021.102330.


बाहरी संबंध

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