Расчёт с использованием парциально-молярных свойств. Метод Аппена

Метод отличается общностью, повышенной точностью и учитывает основные принципы строения стёкол.

Метод позволяет рассчитывать следующие свойства стёкол:

1) молярный объём V;

2) плотность d;

3) показатель преломления nD;

4) среднюю дисперсию nF – nC;

5) средний линейный коэффициент термического расширения α20-400;

6) диэлектрическую проницаемость ε20;

7) модуль упругости Е20;

8) модуль сдвига G20.

 

Основа расчёта – обобщенная сводка среднестатистических или условно приближенных парциальных чисел , характеризующих парциальные свойства различных компонентов в силикатных стёклах.

Аппен обобщил экспериментальные данные по свойствам стёкол, на основании которых и привёл значения парциально-молярных свойств различных компонентов.

Переменные значения парциальных свойств имеют оксиды: SiO2, TiO2, B2O3, PbO, CdO.

Парциальные свойства оксидов щелочных металлов условно выражены двумя сериями постоянных чисел: одна серия отражает свойства компонентов Ме2О в сложных оксидных стёклах, вторая – в бинарных системах Ме2О-SiO2 (числа в скобках).

В большинстве случаев парциально-молярные свойства компонентов меняются закономерно в соответствии с положением элементов в таблице Менделеева. Это изменение значений свойств можно проследить в следующих рядах:

 

Li–Na–K, Be–Mg–Ca–Sr–Ba, Zn–Cd, Fe–Co–Ni.

 

Исключение вносит, например, оксид кальция, наиболее всего влияя на модуль упругости щёлочно-земельных оксидов.

Расчёт свойств проводится по общим формулам:

 

; .

 

Парциальные свойства в общем случае зависят от состава и определяются различными способами. Если величины усредняются, то получают уравнение аддитивности.

Плотность стекла рассчитывают через его молярный объём V и парциально-молярные объёмы компонентов :

 

.

 

Величины либо непосредственно берутся из таблицы для компонентов с постоянными усреднёнными значениями , либо предварительно вычисляют по приближённым эмпирическим уравнениям (для SiO2, TiO2, B2O3, PbO, CdO).

Величины зависят от молярного содержания кремнезёма в стекле и вычисляются с помощью простых уравнений вида:

 

,

 

где - значение свойства при содержании SiO2<67мол.%.

;

;

;

;

.

Если содержание SiO2 < 67%, то значение указанных парциальных свойств принимаются постоянными и равными первому слагаемому соответствующего уравнения:

 

; ; ;

; .

 

Такой подход учитывает разную интенсивность изменения свойств в силикатных стеклах с различной структурой. При введении первых 33 мол.% оксидов-модификаторов в чистый кремнезём молярные свойства силикатного стекла, как и парциально-молярные свойства SiO2 меняются сравнительно интенсивно. Идёт последовательное ослабление одной из четырёх вершин у тетраэдров SiO4 , образующих кремнекислородную сетку. При концентрации SiO2 < 67 мол.% молярные свойства стекла меняются пропорционально содержанию кремнезёма, так как парциально-молярные свойства диоксида кремния в этой области составов принимаются постоянными.

Парциальные свойства B2O3 сильно изменяются при изменении состава стекла. Это влияние учитывают с помощью коэффициентов, вычисляемых через отношение концентраций компонентов. Различные компоненты по-разному переводят бор из тройной координации в четверную.

Также особые методы существуют для расчёта свойств свинцовых стёкол. Свинцовые стёкла, судя по поведению и свойствам, подразделяются на два класса: стёкла с неразрыхлённой структурой и свойства с разрыхлённой структурой.

Вязкость стёкол






Дата добавления: 2018-11-26; просмотров: 21; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2019 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей. | Обратная связь
Генерация страницы за: 0.006 сек.