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Diskussion eines Phasendiadramms mit invarianten Punkten

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In dieser Klausuraufgabe geht es um Phasendiagramme mit invarianten Punkten. Die Abbildung zeigt das Phasendiagramm des Systems
Kobalt/Chrom bei 1 bar. Alle 5 einphasigen Bereiche sind markiert: flüssig, fcc, bcc, sigma und hcp. Wie lautet die Reaktion, die am eutektischen Punkt stattfindet? Der eutektische Punkt ist leicht zu erkennen an der V-förmigen Liquidus-Linie und wir zeichnen den eutektischen Punkt am Minimum ein. Die Konode durch den eutektischen Punkt - die Eutektikale - verbindet die fcc-Phase mit der bcc-Phase bei 1400 °C. Die eutektische Reaktion lautet also: Schmelze zerfällt zu festem fcc und festem bcc bei 1 400 °C. Wie lautet die Reaktion, die am eutektoiden Punkt stattfindet? Ein eutektoider Punkt ist ähnlich wie ein eutektischer Punkt an der V-förmigen Struktur einer Binodale zu erkennen. Die Binodale begrenzt aber hier keine homogene Flüssigphase, sondern einen homogenen Feststoff, der in zwei andere Feststoffe zerfällt.
Diese Struktur findet sich hier im Phasendiagramm. Die bcc-Phase zerfällt in fcc-Phase und sigma-Phase bei etwa 1 270 °C. Wir schmelzen 5 kg Kobalt und 5 kg Chrom auf und lassen die Schmelze langsam auf 1 200 °C abkühlen. Welche Phasen liegen in unserem System vor? Die Mischung entspricht einem Massenbruch von 0.5. Bei 1 200 °C
entspricht der Zustand unseres Systems also dem hier eingezeichneten Punkt, der im heterogenen Bereich liegt. Wir können durch den Punkt eine Konode zeichnen. Diese verbindet die fcc-Phase mit der sigma-Phase - es liegt also ein heterogenes Gemenge aus festem fcc und festem sigma vor. Die Mengenverhältnisse der Phasen werden durch das Hebelgesetz quantifiziert. Der linke Hebelarm hat die Länge 11; der rechte Hebelarm eine Länge von
3. Dies entspricht dem Massenverhältnis sigma-Phase zu fcc-Phase : 11 zu 3. Die Summe der Massen aus sigma- und fcc-Phase beträgt 10 kg. Wir können mit
diesen beiden Gleichungen die Masse der sigma-Phase zu ca. 7.8 kg
entsprechend ca. 78 Prozent.
Fluid catalytic cracking
Fluid catalytic cracking
Gemisch
Cobalt
Fluid catalytic cracking
Gemenge
Chrom
Vorlesung/Konferenz

Metadaten

Formale Metadaten

Titel Diskussion eines Phasendiadramms mit invarianten Punkten
Untertitel Klausuraufgabe 6
Serientitel Klausuraufgaben zur Physikalischen Chemie I (Thermodynamik und Phasengleichgewichte)
Teil K 06
Autor Lauth, Günter Jakob
Mitwirkende Lauth, Anika (Medientechnik)
Lizenz CC-Namensnennung - keine kommerzielle Nutzung 3.0 Deutschland:
Sie dürfen das Werk bzw. den Inhalt zu jedem legalen und nicht-kommerziellen Zweck nutzen, verändern und in unveränderter oder veränderter Form vervielfältigen, verbreiten und öffentlich zugänglich machen, sofern Sie den Namen des Autors/Rechteinhabers in der von ihm festgelegten Weise nennen.
DOI 10.5446/15724
Herausgeber Günter Jakob Lauth (SciFox)
Erscheinungsjahr 2013
Sprache Deutsch
Produktionsjahr 2013
Produktionsort Jülich

Inhaltliche Metadaten

Fachgebiet Physik
Schlagwörter Physikalische Chemie
Thermodynamik

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