재료공학기초실험_냉각곡선과 평형상태도_상평형도_상평형실험

소개

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목차

1. 목 적
2. 이 론
3. 실험방법
4. 실험결과
5. 논의 및 고찰

본문내용

◈ 목 적
- 물질의 상태가 바뀔 때 열을 흡수 또는 방출하는 현상이 일어난다. 이런 현상을 주어진 온도범위에서 관찰 ․ 분석하여 그 물질의 상태변화나 상변화를 알 수 있다. 물질을 냉각(또는 가열)하면서 그 온도변화를 추적하는 방법을 냉각(가열)곡선법이라 하는데, 이 방법은 실험이 간단하며 그 실험결과로부터 상평형도를 작성할 수도 있다.

◈ 이 론
Ⅱ-1. 가열 및 냉각곡선

모든 금속원자들은 액체 또는 고체 상태에 따라 서로 다른 양의 에너지를 갖고 있다. 금속을 용융점온도까지 가열하기 위해서는 일정량의 열에너지를 필요로 한다. 그러나 용융온도에서 금속은 전혀 용융되지 않는다. 이러한 금속을 비정질상의 액체 상태로 용융시키기 위해서는 각 원자가 인접한 격자점으로부터 뛰쳐나올 수 있도록 상당한 양의 열에너지가 요구된다. 일례로 1kg의 Al을 20℃로부터 660℃로 가열하기 위해서는 670 kJ의 열량이 필요하며 (용해열은 금속의 비열로부터 계산할 수 있으며 비열은 1g의 금속을 1°k 상승시키기 위한 에너지로서 단위는 KJ이다) 다시 660℃에서 온도의 상승 없이 고체로부터 액체로 변화하는데 g당 396 J이 요구된다. (용융잠열).
Al원자는 고체-액체의 용융과정에서 상당한 에너지를 얻게 되며 이로 인하여 원자의 운동이 활발해진다. 따라서 원자는 고체 상태에서보다 액체 상태에서 높은 운동에너지를 갖는다. 이와는 반대로 용액의 응고과정을 보면 원자가 낮은 에너지를 갖는 결정 상태로 돌아가기 위해서는 용융점에서 냉각이 진행되는 동안 396J/g를 방출해야 한다. 이 응고잠열은 그 양에 있어서 용융잠열의 양과 똑같다. 금속의 용해곡선과 응고곡선을 그리면 이들은 서로 경면대칭이 된다. 한편 금속의 용융점(혹은 응고점)에서의 온도-시간관계는 시간적으로 지연되는 것을 볼 수 있는데 이는 금속이 용융 또는 응고되는 동안 전체 용융잠열을 흡수하거나, 전체응고잠열을 방출할 때 까지 온도가 변화하지 않음을 말한다.

참고자료

· http://faas.apro.re.kr/sub02_06_01.htm
· http://blog.naver.com/beser?Redirect=Log&logNo=90043575537
· 영남대 한주환 교수 상평형 수업자료 (20130402002707-Phase_Diagrams_2011_III.pdf)
· daum 백과사전 ‘전기분석법’ (http://100.daum.net/encyclopedia/view.do?docid=b10b1554b006)
· ≪연구논문≫ Journal of the Korean Magnetics Society, Volume 20, Number 1, February 2010
· 백상금속(주), data자료실 (http://www.packsang.com/data3.html)