तरल और ठोस
जबकि रासायनिक रूप से शुद्ध सामग्रियों का एक ही [[गलनांक]] होता है, मिश्रण अक्सर सॉलिडस तापमान (टी) पर आंशिक रूप से पिघलता हैS या टीsol), और उच्च लिक्विडस तापमान (टी) पर पूरी तरह से पिघल जाता हैL या टीliq). सॉलिडस हमेशा लिक्विडस से कम या उसके बराबर होता है, लेकिन उनका मेल होना जरूरी नहीं है। यदि सॉलिडस और लिक्विडस के बीच एक गैप मौजूद है तो इसे फ्रीजिंग रेंज कहा जाता है, और उस गैप के भीतर, पदार्थ में ठोस और तरल चरणों (गारा की तरह) का मिश्रण होता है। ऐसा ही मामला है, उदाहरण के लिए, ओलीवाइन (फ़ोर्सटेराइट-फ़ायलाइट) प्रणाली के साथ, जो पृथ्वी के आवरण में आम है।[1]
परिभाषाएँ
रसायन विज्ञान, सामग्री विज्ञान और भौतिकी में, लिक्विडस तापमान उस तापमान को निर्दिष्ट करता है जिसके ऊपर कोई सामग्री पूरी तरह से तरल होती है,[2] और अधिकतम तापमान जिस पर क्रिस्टल थर्मोडायनामिक संतुलन में पिघल के साथ सह-अस्तित्व में रह सकते हैं। सॉलिडस तापमान का लोकस (गणित) है (चरण आरेख पर एक वक्र) जिसके नीचे दिया गया पदार्थ पूरी तरह से ठोस (क्रिस्टलीकृत) होता है। सॉलिडस तापमान, उस तापमान को निर्दिष्ट करता है जिसके नीचे कोई सामग्री पूरी तरह से ठोस होती है,[2]और न्यूनतम तापमान जिस पर थर्मोडायनामिक संतुलन में पिघल क्रिस्टल के साथ सह-अस्तित्व में रह सकता है।
लिक्विडस और सॉलिडस का उपयोग ज्यादातर अशुद्ध पदार्थों (मिश्रण) जैसे कांच, धातु मिश्र धातु, चीनी मिट्टी की चीज़ें, चट्टान (भूविज्ञान) और खनिजों के लिए किया जाता है। बाइनरी ठोस समाधानों के चरण आरेखों में लिक्विडस और सॉलिडस की रेखाएँ दिखाई देती हैं,[2]साथ ही गलनक्रांतिक प्रणालियों में अपरिवर्तनीय बिंदु से दूर।[3]
जब भेद अप्रासंगिक हो
शुद्ध तत्वों या यौगिकों के लिए, उदा. शुद्ध तांबा, शुद्ध पानी, आदि लिक्विडस और सॉलिडस एक ही तापमान पर होते हैं, और पिघलने बिंदु शब्द का उपयोग किया जा सकता है।
कुछ मिश्रण ऐसे भी होते हैं जो एक विशेष तापमान पर पिघलते हैं, जिन्हें सर्वांगसम पिघलना कहा जाता है। इसका एक उदाहरण यूटेक्टिक प्रणाली है। यूटेक्टिक प्रणाली में, विशेष मिश्रण अनुपात होता है जहां सॉलिडस और लिक्विडस तापमान एक बिंदु पर मेल खाते हैं जिसे अपरिवर्तनीय बिंदु के रूप में जाना जाता है। अपरिवर्तनीय बिंदु पर, मिश्रण एक गलनक्रांतिक प्रतिक्रिया से गुजरता है जहां दोनों ठोस पिघलते हैं और तापमान समान होता है।[3]
मॉडलिंग और माप
विभिन्न प्रणालियों के लिए लिक्विडस और सॉलिडस वक्रों की भविष्यवाणी करने के लिए कई मॉडलों का उपयोग किया जाता है।[4][5][6][7] सॉलिडस और लिक्विडस का विस्तृत माप खास तरह की स्कैनिंग उष्मामिति और विभेदक थर्मल विश्लेषण जैसी तकनीकों का उपयोग करके किया जा सकता है।[8][9][10][11]
प्रभाव
अशुद्ध पदार्थों के लिए, उदा. मिश्र धातु, शहद, शीतल पेय, आइसक्रीम, आदि का गलनांक एक गलनांक में विस्तृत हो जाता है। यदि तापमान पिघलने के अंतराल के भीतर है, तो कोई घोल को संतुलन में देख सकता है, यानी घोल न तो पूरी तरह से जम पाएगा और न ही पिघलेगा। यही कारण है कि पर्वत चोटियों पर उच्च शुद्धता की नई बर्फ या तो पिघल जाती है या ठोस बनी रहती है, जबकि शहरों में जमीन पर गंदी बर्फ कुछ तापमान पर कीचड़युक्त हो जाती है। वेल्ड पिघल पूल में सल्फर के उच्च स्तर होते हैं, या तो बेस मेटल की पिघली हुई अशुद्धियों से या वेल्डिंग इलेक्ट्रोड से, आमतौर पर बहुत व्यापक पिघलने के अंतराल होते हैं, जिससे गर्म क्रैकिंग का खतरा बढ़ जाता है।
ठंडा होने पर व्यवहार
लिक्विडस तापमान के ऊपर, सामग्री सजातीय (रसायन विज्ञान) है और संतुलन पर तरल है। चूँकि सिस्टम को लिक्विडस तापमान से नीचे ठंडा किया जाता है, सामग्री के आधार पर, यदि कोई पर्याप्त रूप से लंबे समय तक प्रतीक्षा करता है, तो पिघल में अधिक से अधिक क्रिस्टल बनेंगे। वैकल्पिक रूप से, सजातीय (रसायन) चश्मा पर्याप्त तेज़ शीतलन के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है, अर्थात, क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया के गतिज निषेध के माध्यम से।
वह क्रिस्टल चरण जो किसी पदार्थ को उसके तरल तापमान तक ठंडा करने पर सबसे पहले क्रिस्टलीकृत होता है, प्राथमिक क्रिस्टलीय चरण या प्राथमिक चरण कहलाता है। वह संरचना सीमा जिसके भीतर प्राथमिक चरण स्थिर रहता है, प्राथमिक क्रिस्टलीय चरण क्षेत्र के रूप में जाना जाता है।
ग्लास उद्योग में लिक्विडस तापमान महत्वपूर्ण है क्योंकि क्रिस्टलीकरण ग्लास पिघलने और बनाने की प्रक्रिया के दौरान गंभीर समस्याएं पैदा कर सकता है, और इससे उत्पाद विफलता भी हो सकती है।[12]
यह भी देखें
- गलनांक|गलनांक/ठंड बिंदु
- चरण आरेख
- अपराध
संदर्भ
- ↑ Herzberg, Claude T. (1983). "Solidus and liquidus temperatures and mineralogies for anhydrous garnet-lherzolite to 15 GPa". Physics of the Earth and Planetary Interiors. Elsevier BV. 32 (2): 193–202. doi:10.1016/0031-9201(83)90139-5. ISSN 0031-9201.
- ↑ 2.0 2.1 2.2 Askeland, Donald R.; Fulay, Pradeep P. (2008-04-23). सामग्री विज्ञान और इंजीनियरिंग की अनिवार्यताएँ (2nd ed.). Toronto: Cengage Learning. p. 305. ISBN 978-0-495-24446-2.
- ↑ 3.0 3.1 Callister, William D.; Rethwisch, David G. (2008). Fundamentals of Materials Science and Engineering: An Integrated Approach (3rd ed.). John Wiley & Sons. pp. 356–358. ISBN 978-0-470-12537-3.
- ↑ Safarian, Jafar; Kolbeinsen, Leiv; Tangstad, Merete (2011-04-02). "सिलिकॉन बाइनरी सिस्टम का लिक्विडस". Metallurgical and Materials Transactions B. Springer Science and Business Media LLC. 42 (4): 852–874. doi:10.1007/s11663-011-9507-4. ISSN 1073-5615.
- ↑ Galvin, C.O.T.; Grimes, R.W.; Burr, P.A. (2021). "द्विआधारी चरण आरेख में लिक्विडस और सॉलिडस की पहचान करने के लिए एक आणविक गतिशीलता विधि". Computational Materials Science. Elsevier BV. 186: 110016. doi:10.1016/j.commatsci.2020.110016. hdl:10044/1/82641. ISSN 0927-0256.
- ↑ Deffrennes, Guillaume; Terayama, Kei; Abe, Taichi; Ogamino, Etsuko; Tamura, Ryo (2023). "मशीन लर्निंग और CALPHAD आकलन के संयोजन से बाइनरी लिक्विडस की भविष्यवाणी करने के लिए एक रूपरेखा". Materials & Design. Elsevier BV. 232: 112111. doi:10.1016/j.matdes.2023.112111. ISSN 0264-1275.
- ↑ Miura, Akira; Hokimoto, Tsukasa; Nagao, Masanori; Yanase, Takashi; Shimada, Toshihiro; Tadanaga, Kiyoharu (2017-08-31). "Prediction of Ternary Liquidus Temperatures by Statistical Modeling of Binary and Ternary Ag–Al–Sn–Zn Systems". ACS Omega. American Chemical Society (ACS). 2 (8): 5271–5282. doi:10.1021/acsomega.7b00784. ISSN 2470-1343.
- ↑ Bernhard, Michael; Presoly, Peter; Bernhard, Christian; Hahn, Susanne; Ilie, Sergiu (2021-06-29). "An Assessment of Analytical Liquidus Equations for Fe-C-Si-Mn-Al-P-Alloyed Steels Using DSC/DTA Techniques". Metallurgical and Materials Transactions B. Springer Science and Business Media LLC. 52 (5): 2821–2830. doi:10.1007/s11663-021-02251-1. ISSN 1073-5615.
- ↑ Radomski, R.; Radomska, M. (1982). "पर्किन-एल्मर 1बी डिफरेंशियल स्कैनिंग कैलोरीमीटर के माध्यम से सॉलिडस और लिक्विडस तापमान का निर्धारण". Journal of Thermal Analysis. Springer Science and Business Media LLC. 24 (1): 101–109. doi:10.1007/bf01914805. ISSN 0368-4466.
- ↑ Sooby, E.S.; Nelson, A.T.; White, J.T.; McIntyre, P.M. (2015). "Measurements of the liquidus surface and solidus transitions of the NaCl–UCl3 and NaCl–UCl3–CeCl3 phase diagrams". Journal of Nuclear Materials. Elsevier BV. 466: 280–285. doi:10.1016/j.jnucmat.2015.07.050. ISSN 0022-3115.
- ↑ Liu, Gang; Liu, Lin; Zhao, Xinbao; Ge, Bingming; Zhang, Jun; Fu, Hengzhi (2011-03-31). "निकेल-बेस सिंगल-क्रिस्टल सुपरअलॉय के ठोसीकरण विशेषताओं पर रे और आरयू का प्रभाव". Metallurgical and Materials Transactions A. Springer Science and Business Media LLC. 42 (9): 2733–2741. doi:10.1007/s11661-011-0673-4. ISSN 1073-5623.
- ↑ Wallenberger, Frederick T.; Smrček, Antonín (2010-05-20). "The Liquidus Temperature; Its Critical Role in Glass Manufacturing". International Journal of Applied Glass Science. Wiley. 1 (2): 151–163. doi:10.1111/j.2041-1294.2010.00015.x. ISSN 2041-1286.
