Металлотермические процессы, фазовые превращения веществ, реакции образования химических соединений сопровождаются, как известно, тепловыми эффектами. Эти эффекты принято связывать или с выделением тепла во внешнюю среду (экзоэффекты), или с поглощением тепла из внешней среды (эндоэффекты). Однако такой взгляд на природу тепловых эффектов с позиции физики некорректен. Теплота не является субстанцией, способной откуда-то выделяться, подобно желудочному соку, или чем-либо поглощаться, подобно воде, губкой. Теплота - это форма хаотического движения частиц (атомов или молекул), составляющих какую-либо материальную систему, интенсивность движения которых и определяет уровень теплового состояния системы. Макроскопическим параметром, характеризующим этот уровень, является температура системы. В представляемой работе именно с этих позиций рассмотрена природа тепловых эффектов, сопровождающих процессы металлотермического восстановления оксидов, например, Fe, Тi и Cr. Показано, что в их основе лежат объемные изменения, сопровождающие реакционные взаимодействия. Так называемые экзотермические эффекты, сущность которых выражается в саморазогреве системы, обусловлены самопроизвольным адиабатическим сжатием. Эффекты, именуемые эндотермическими, связаны с самопроизвольным адиабатическим расширением системы, вызывающим снижение ее температуры.
Элементарные акты процессов превращения веществ и реакционных взаимодействий совершаются самопроизвольно и могут протекать в условиях адиабатической изоляции системы, после того как она получила необходимую энергию активации.
Пределы объемных изменений, которыми сопровождаются реакционные взаимодействия, полиморфные превращения веществ, спонтанная кристаллизация расплавов, процессы синтеза новых соединений и т. д., колеблются от долей до десятков процентов в ту или другую сторону от исходных значений. Температурные колебания, сопровождающие эти явления, имеют также широкий диапазон - от единиц до десятков и даже тысяч градусов, как, например, в случае алюминотермического восстановления оксидов железа и хрома.
© 2001 Горох Алексей Васильевич
По всем вопросам обращайтесь: E-mail: gor@konstant.ac.donetsk.ua