Interfacial Tension of Two-Component Two-Phase Ordered Cubic Solid Systems

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A numerical analysis of the thermodynamic determination of interfacial tension (IT) between two ordered phases of a solid body as an excess value of free energy ΔF for two-phase system with and without taking into account the presence of the phase boundary has been carried out. The interface between ordered phases is considered within the framework of this domain geometry as a set of cubic monolayers with a variable density of components, including the cubic shape of the separating surface. A microscopic analysis of the generalization of the Gibbs thermodynamic approach, which introduces interfacial tension on the mathematical phase interface, is given for the case of a complex cubic boundary shape containing cube corner regions with local interfacial tensions for faces, edges, and face vertices. The calculation was carried out in the simplest version of the lattice gas model, taking into account the interaction of nearest neighbors in the quasi-chemical approximation. Each site of a two-component mixture on a rigid lattice can be occupied by mixture components A + B and vacancies V. Two main methods of calculating IT are compared, which are expressed in terms of different partial contributions 
 into excess free energy ΔF (Here i = A, B; V are vacancies; and 1 ≤ f ≤ t, t is the number of types of nodes of different types, depending on the position of the node inside the corner regions of the cube). An ambiguity of IT values is obtained depending on the type of functions 
 for the dependence of the IT on the domain size at a fixed temperature. The role of vacancies as the main mechanical characteristic of a two-component mixture in the lattice-gas model is discussed under the condition of strict phase equilibrium in three partial equilibria (mechanical, thermal, and chemical). It is shown that, if IT calculations are carried out for two dense separating phases, neglecting the allowance for vacancies, then this distorts the real value of the IT.

About the authors

E. S. Zaitseva

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences, 119991, Moscow, Russia

Email: tovbinyk@mail.ru
Россия, 119991, Москва, Ленинский пр-т, 31

Yu. K. Tovbin

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences, 119991, Moscow, Russia

Author for correspondence.
Email: tovbinyk@mail.ru
Россия, 119991, Москва, Ленинский пр-т, 31

References

  1. Хачатурян А.Г. Теория фазовых переходов и структура твердых тел. М.: Наука, 1974. 384 с.
  2. Штремель М.А. Прочность сплавов. Часть 1. Дефекты решетки. М.: МИСИС, 1999. 384 с.
  3. Иона Ф., Ширане Д. Сегнетоэлектрические кристаллы. М.: Мир, 1965. 556 с.
  4. Кацнельсон А.А., Олемской А.И. Микроскопическая теория неоднородных структур. М.: Изд-во МГУ, 1987. 333 с.
  5. Иона Ф., Ширане Д. Сегнетоэлектрические кристаллы. М.: Мир, 1965. 556 с.
  6. Вакс В.Г. Введение в микроскопическую теорию сегнетоэлектриков. М.: Наука. 1973. 327 с.
  7. Лайнс М., Гласс А. Сегнетоэлектрики и родственные им материалы. М.: Мир, 1981.
  8. Струков Б.А., Леванюк А.П. Физические основы сегнетоэлектрических явлений в кристаллах. М.: Наука, 1983. 240 с.
  9. Хуберт А. Теория доменных стенок в упорядоченных средах. М.: Мир, 1977. 308 с.
  10. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. М.: Книга по Требованию, 2012. 789 с.
  11. Чернов Ф.Ф., Гиваргизов E.И., Багдасаров Х.С., Демьянец Л.Н., Кузнецов В.А., Лобачев А.Н. Современная кристаллография. Т. 3. 1980. 408 с.
  12. Сиротин Ю.И., Шаскольская М.П. Основы кристаллофизики. М.: Наука, 1979. 640 с.
  13. Займан Дж. Модели беспорядка. М.: Мир, 1972. 592 с.
  14. Ландау Л.Д. // Сбор. научн. тр. М.: Наука, 1969. Т. 1. С. 97.
  15. Ландау Л.Д. // Сбор. научн. тр. М.: Наука, 1969. Т. 1. С. 123.
  16. Ландау Л.Д. // Сбор. научн. тр. М.: Наука, 1969. Т. 1. С. 234.
  17. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. // Сбор. научн. тр. М.: Наука, 1969. Т. 1. С. 128.
  18. Физика сегнетоэлектриков. Современный взгляд. Под редакцией К.М. Рабе, Ч.Г. Ана, Ж.-М. Трискона. Москва БИНОМ. Лаборатория знаний 2015. 442 с.
  19. Кочервинский B.В. // Высокомолекулярные соединения. Серия Б. 2005. Т. 47. № 3. С. 542.
  20. Фридкин В.М. // УФН. 2006. Т. 176. № 2. С. 203–212.
  21. Фридкин В.М., Дюшарм С. // УФН. 2014. Т. 184. № 6. С. 646.
  22. Гиббс Дж. В. Термодинамика. Статистическая механика. М.: Наука. 1982. 584 с.
  23. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М., Теоретическая физика. Т. 8. Электродинамика сплошных сред. 1982. С. 212, 216.
  24. Товбин Ю.К. Малые системы и основы термодинамики. М.: Физматлит, 2018. 408 с. (Tovbin Yu.K., Small systems and fundamentals of thermodynamics, CRC Press, Boca Raton, Fl, 2019).
  25. Товбин Ю.К., Зайцева Е.С., Рабинович А.Б. // Журн. физ. химии. 2017. Т. 91. № 10. С. 1730.
  26. Товбин Ю.К., Зайцева Е.С. // Теплофизика высоких температур. 2018. Т. 56. № 3. С. 381.
  27. Зайцева Е.С., Товбин Ю.К. // Журн. физ. химии. 2020. Т. 94. № 6. С. 951.
  28. Зайцева Е.С., Товбин Ю.К. // Журн. физ. химии. 2021. Т. 95. № 10. С. 1481.
  29. Зайцева Е.С., Михайлова Т.Ю., Долин С.П., Товбин Ю.К. // Неорганические материалы. 2022. Т. 58. № 6. С. 484.
  30. Зайцева Е.С., Товбин Ю.К. // Журн. физ. химии. 2022. Т. 96. № 10. С. 1411.
  31. Товбин Ю.К. // Журн. физ. химии. 2022. Т. 96. № 11. С. 1547.
  32. Товбин Ю.К. // Журн. физ. химии. 1992. Т. 66. № 5. С. 1395.
  33. Товбин Ю.К. // Журн. физ. химии. 2016. Т. 90. № 7. С. 1059.
  34. Товбин Ю.К. Теория физико–химических процессов на границе газ–твердое тело. М.: Наука, 1990. (Tovbin Yu.K. Theory of physical chemistry processes at a gas–solid surface processes. Boca Raton, Fl.: CRC Press, 1991.)
  35. Товбин Ю.К. // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2020. Т. 56. № 4. С. 339.
  36. Зайцева Е.С., Товбин Ю.К. // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2020. Т. 56. № 5. С. 451.
  37. Гиршфельдер Дж., Кертис Ч., Берд Р., Молекулярная теория газов и жидкостей. М.: изд-во иностр. лит., 1961. 929 с. (Hirschfelder J.O., Curtiss C.F., Bird R.B. Molecular Theory of Gases and Liquids. N.Y.: Wiley. 1954.)
  38. Зайцева Е.С., Товбин Ю.К. // Химическая физика. 2023. Т. 42. № 8. В печати.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (39KB)
3.

Download (65KB)
4.

Download (69KB)
5.

Download (77KB)
6.

Download (95KB)
7.

Download (44KB)
8.

Download (75KB)

Copyright (c) 2023 Е.С. Зайцева, Ю.К. Товбин

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».