ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ УПРУГИХ СВОЙСТВ МОНОКРИСТАЛЛОВ ТВЕРДОГО РАСТВОРА NaCl—NaBr Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА

Том 247 1977

ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ УПРУГИХ СВОЙСТВ МОНОКРИСТАЛЛОВ ТВЕРДОГО РАСТВОРА №С1—№Вг

А. В. ШАРКО, А. А. БОТАКИ

(Рекомендована к печати кафедрой общей физики ТПИ)

Импульсным ультразвуковым методом в интервале температур 80—300 К произведены измерения констант упругости монокристаллов твердого раствора NaCl—NaBr разных концентраций. Установлены закономерности их изменения на исследованном интервале температур.

В настоящей работе импульсным ультразвуковым методом на частоте 2,5 МГц по методике [1—4] произведены измерения упругих свойств монокристаллов твердого раствора NaCl—NaBr разных концентраций в интервале температур 80—300 К. Концентрация- твердого раствора измерялась по методу потенциометрического титрования на пробах, взятых из разных частей образца. За концентрацию твердого раствора данного состава принималось среднее значение по трем измерениям. Необходимая для определения упругих констант плотность образцов рассчитывалась по измеренным значениям плотности при комнатной температуре и температурному коэффициенту линейного расширения [5].

Результаты измерений постоянных C¡K и коэффициентов упругости о ¿/с, а также вычисленные по ним значения фактора анизотропии

2 С г С

Л — _-ü_ и коэффициента В = , характеризующего отклонение

С ц С[ 2 Cí2

от соотношения Коши для разных концентраций твердого раствора NaCl—NaBr и для его чистых компонентов NaCl и NaBr помещены в табл. I—VII. Концентрация твердых растворов NaCl—NaBr в таблицах выражена в молярных процентах.

Для оценки точности измерений линейные температурные зависи-

Q _ £

мости Си, Си и —--— были обработаны по методу наименьших

2

квадратов и дали следующие максимальные значения коэффициентов

q _Q

вариации: 0,6% для Си\ 1,4% для Си; и 2,4% для —--— .

2

Анализируя данные измерений, можно сделать следующие выводы:

1. Постоянные упругости Сп и С44 твердых растворов NaCl—NaBr на исследованном интервале температур линейно возрастают с понижением температуры.

2. При понижении температуры вещества значения Сп и С44 возрастают тем быстрее, чем больше концентрация NaCl в твердом растворе.

3. Температурные зависимости С1Ь С44, —- твердого раство-

¿1

ра №С1—ЫаВг разных концентраций занимают промежуточное положение между чистыми компонентами.

4. Зависимость постоянных Сш от концентрации компонентов твердого раствора, выраженной в молярных процентах, имеет явно выраженную отрицательную неаддитивность.

5. Монокристаллы твердого раствора для всех исследованных концентраций с повышением температуры от 80 до 300 К монотонно, стремятся к изотропному состоянию, однако полной изотропии Л = 1 на исследованном интервале температур ни один кристалл твердого раствора не достигает.

£

6. Коэффициент В — —— , характеризующий отклонение от соот-ношения Коши, с понижением температуры от 300 до 80 К монотонно

Таблица 1 100% №С1

гк П-остоянные упругости Х10~п дн\см~ Коэффициенты упругости Х10» сжЦдн А в

Сп с44 $11 | —«$12 (

300 4,769 1,314 1,273 0,2380 0,0514 0,7855 0,737 0,969

290 4,801 1,306 1,274 0,2357 0,0504 0,7849 0,729 0,976

280 4,834 1,298 1,276 0,2334 0,0491 0,7837 0,722 0,983

270 4,868 1,291 1,277 0,2306 0,0484 0,7831 0,714 0,989

260 4,908 1,282 1,279 0,2284 0,0473 0,7819 0,706 0,997

250 4,948 1,271 1,280 0,2263 0,0464 0,7812 0,696 1,007

240 4,994 1,260 1,282 0,2238 0,0452 0,7800 0,687 1,018

230 5,025 1,252 1,283 0,2212 0,0443 0,7794 0,680 1,024

220 5,052 1,244 1,285 0,2192 0,0433 0,7782 0,675 1,033

210 5,091 1,233 1,286 0,2169 0,0423 0,7776 0,667 1,043

200 5,134 1,218 1,287 0,2148 0,0414 0,7770 0,657 1,057

190 5,178 1,202 1,289 0,2127 0,0402 0,7756 0,648 1,073

180 5,200 1,194 1,290 0,2105 0,0393 0,7752 0,644 1,081

170 5,224 1,185 1,292 0,2088 0,0386 0,7740 0,640 1,091

160 5,258 1,169 1,294 0,2068 0,0376 0,7726 0,633 1,107

150 5,294 1,155 1,295 0,2049 0,0367 0,7722 0,626 1,121

140 5,323 1,145 1,297 0,2032 0,0360 0,7710 0,621 1 ,132

130 5,359 1,128 1,298 0,2012 0,0350 0,7702 0,614 1,150

120 5,399 1,111 1,299 0,1992 0,0340 0,7698 0,606 1,169

приближается к единице. Значение В = 1 на исследованном интервале температур выполняется только для составов, содержащих более 45 мол % ЫаС1.

Таблица 2

88,5% ШС1

г°к Постоянные упругости ХЮ"11 дн/см2 Коэффициенты упругости ХЮ11 смЩн А В

Си С\2 с44 ¿11 — 6*12 ^44

300 4,665 1,299 1,239 0,2439 0,0531 0,807 0,736 0,954

290 4,708 1,284 1,240 0,2405 0,0515 0,806 0,724 0,966

280 4,746 1,280 1,242 0,2380 0,0505 0,805 0,717 0,970

270 4,775 1,275 1,244 0,2359 0,0497 0,804 0,711 0,976

260 4,810 1,260 1,245 0,2316 0,0481 0,803 0,701 0,988

250 4,845 1,253 1,247 0,2310 0,0475 0,802 0,693 0,995

240 4,880 1,240 1,248 0,2297 0,0465 0,801 0,686 1,006

230 4,896 1,228 1,249 0,2265 0,0454 0,800 0,676 1,017

220 4,940 1,216 1,251 0,2243 0,0443 0,799 0,672 1,029

210 4,988 1,208 1,252 0,2213 0,0432 0,799 0,662 1,036

200 5,026 1,196 1,253 0,2190 0,0421 0,798 0,654 1,048

1£0 5,046 1,186 1,255 0,2177 0,0414 0,797 0,650 1,058

180 5,075 1,171 1,257 0,2157 0,0404 0,796 0,644 1,073

170 5,101 1,155 1,258 0,2139 0,0395 0,795 0,633 1,089

160 5,144 1,142 1,260 0,2115 0,0384 0,794 0,630 1,103

150 5,177 1,129 1,262 0,2095 0,0375 0,792 0,623 1,118

140 5,212 1,120 1,263 0,2076 0,0367 0,791 0,617 1,128

130 5,246 1,108 1,265 0,2057 0,0359 0,790 0,611 1,142

120 5,275 1,091 1,266 0,2040 0,0350 0,789 0,605 1,160

110 5,320 1,080 1,268 0,2018 0,0341 0,788 0,598 1,174

100 5,346 1,068 1,270 0,2004 0,0334 0,787 0,594 1,189

90 5,374 1,052 1,272 0,1988 0,0325 0,786 0,589 1,209

80 5,394 1,046 1,274 0,1978 0,0321 0,785 0,586 1,218

Таблица 3 74% ЫаС1

т° к Постоянные упругости ХЮ~П дн\см* Коэффициенты упругости ХЮ11 см\дя А В

Сп с12 Си — ^12 $44

300 4,525 1,267 1,195 0,2518 0,0551 0,837 0,734 0,943

290 4,550 1,262 1,197 0,2499 0,0542 0,835 0,728 0,948

280 4,581 1,253 1,199 0,2474 0,0531 0,834 0,721 0,957

270 4,630 1,248 1,201 0,2439 0,0518 0,833 0,712 0,962

260 4,668 1,236 1,202 0,2410 0,0504 0,832 0,702 0,972

250 4,702 1,232 1,204 0,2385 0,0495 0,831 0,694 0,977

240 4,734 1,222 1,206 0,2362 0,0485 0,830 0,687 0,987

230 4,762 1,212 1,208 0,2342 0,0475 0,828 0,681 0,997

220 4,786 1,204 1,211 0,2324 0,0467 0,826 0,676 1,006

210 4,825 1,197 1,213 0,2299 0,0457 0,824 0,669 1,013

200 4,873 1,189 1,215 0,2270 0,0445 0,823 0,660 1,022

190 4,907 1,181 1,217 0,2248 0,0436 0,822 0,653 1,030

180 4,940 1,170 1,218 0,2226 0,0426 0,821 0,646 1,041

170 4,975 1,165 1,220 0,2206 0,0419 0,820 0,640 1,047

160 4,993 1,153 1,222 0,2192 0,0411 0,818 0,636 1,060

150 5,037 1,147 1,224 0,2169 0,0402 0,817 0,629 1,067

140 5,072 1,140 1,225 0,2149 0,0394 0,816 0,623 1,075

130 5,103 1,131 1,227 0,2131 0,0387 0,815 0,618 1,085

120 5,122 1,122 1,229 0,2119 0,0381 0,814 0,614 1,095

110 5,162 1,112 1,231 0,2097 0,0372 0,813 0,608 1,107

100 5,206 1,108 1,232 0,2078 0,0365 0,812 0,601 1,112

90 5,235 1,095 1,234 0,2059 0,0356 0,810 0,596 1,127

80 5,346 1,080 1,236 0,2051 0,0350 0,809 0,539 1,114

7. Заказ 2846.

97

Таблица 4 49,5% N301

г Постоянные упругости ХЮ-пдн1см* Коэффициенты упругости ХЮ11 см'^дн А В

ск Сп С12 Си $п — $44

300 4,326 1,228 1,130 0,2647 0,0585 0,885 0,729 0,920

290 4,341 1,225 1,132 0,2630 0,0579 0,883 0,726 0,924

280 4,374 1,222 1,134 0,2604 0,0569 0,882 0,720 0,928

270 4,412 1,220 1,137 0,2575 0,0558 0,880 0,712 0,932

260 4,439 1,219 1,139 0,2548 0,0549 0,878 0,705 0,934

250 4,483 1,217 1,141 0,2523 0,0539 0,876 0,699 0,938

240 4,521 1,213 ч 1,ИЗ 0,2495 0,0528 0,875 0,691 0,942

230 4,561 1,211 1,146 ,0,2468 0,0518 0,873 0,684 0,946

220 4,596 1,208 1,148 0,2442 0,0508 0,871 0,678 0,950

210 4,628 1,206 1,150 0,2422 0,0501 0,870 0,672 0,954

200 4,652 1,202 1,151 0,2405 0,0494 0,869 0,667 0,957

190 4,683 1,197 1,154 0,2383 0,0485 0,867 0,662 0,964

180 4,714 1,194 1,156 0,2363 0,0478 0,865 0,657 0,968

170 4,748 1,192 1,159 0,2343 0,0470 0,863 0,652 0,972

160 4,786 1,190 1,162 0,2319 0,0462 0,861 0,646 0,976

150 4,829 1,189 1,163 0,2295 0,0453 0,860 0,639 0,978

140 4,861 1,185 1,165 0,2275 0,0446 0,858 0,634 0,983

130 4,895 1,179 1,168 0,2253 0,0437 0,856 0,629 0,991

120 4,930 1,176 1,170 0,2234 0,0430 0,855 0,623 0,994

110 4,965 1,173 1,171 0,2214 0,0423 0,854 0,617 0,998

100 4,989 1,165 1,175 0,2198 0,0416 0,851 0,614 1,008

90 5,020 1,160 1,176 0,2181 0,0409 0,850 0,609 1,014

80 5,046 1,158 1,178 0,2168 0,0405 0,849 0,606 1,017

Таблица 5

37% ЫаС1

т Постоянные упругости ХЮ"11 дн1см з Коэффициенты упругости ХЮ11 см21дн А В

°к Си С12 Си Яи -5„ 5а

300 4,208 1,206 1,094 0,2720 0,0607 0,914 0,728 0,907

290 4,244 1,206 1,096 0,2695 0,0596 0,913 0,721 0,909

280 4,277 1,205 1,099 0,2669 0,0587 0,910 0,715 0,912

270 4,321 1,205 1,101 0,2635 0,0574 0,908 0,707 0,914

260 4,338 1,204 1,103 0,2621 0,0570 0,906 0,704 0,916

250 4,363 1,204 1,105 0,2594 0,0561 0,905 0,697 0,918

240 4,420 1,204 1,107 0,2561 0,0548 0,903 0,688 0,920

230 4,453 1,203 1,109 0,2538 0,0540 0,902 0,682 0,922

220 4,497 1,203 1,112 0,2506 0,0529 0,899 0,675 0,924

210 4,530 1,202 1,115 0,2484 0,0521 0,897 0,670 0,927

200 4,564 • 1,202 1,118 0,2461 0,0513 0,894 0,665 0,930

190 4,589 1,201 1,120 0,2444 0,0507 0,893 0,661 0,932

180 4,624 1,200 1,121 0,2422 0,0499 0,892 0,655 0,934

170 4,662 1,198 1,123 0,2397 0,0490 0,890 0,648 0,937

160 4,689 1,195 1,126 0,2379 0,0483 0,888 0,644 0,942

150 4,714 1,192 1,128 0,2362 0,0477 0,886 0,641 0,946

140 4,758 1,188 1,130 0,2334 0,0466 0,885 0,633 0,951

130 4,789 1,185 1,133 0,2319 0,0460 0,883 0,629 0,956

120 4,820 1,182 1,135 0,2297 0,0452 0,881 0,624 0,960

110 4,850 1,178 1,138 0,2278 0,0445 0,879 0,620 0,966

100 4,875 1,175 1,139 0,2263 0,0439 0,878 0,616 0,969

90 4,900 1,172 1,142 0,2248 0,0434 0,876 0,613 0,974

<80 4,928 1,168 1,144 0,2232 0,0428 0,874 0,608 0,979

7*.

99

Т а б л и ца б 21,5% N301

т Постоянные упругости Х10-11 дн\смз Коэффициенты упругости ХЮ'1 см?1дн А В

рк Си С\2 си 5ц —$12

300 4,092 1,164 1,052 0,2796 0,0619 0,951 0,719 0,894

290 4,118 1,166 1,053 0,2777 0,0613 0,950 0,713 0,895

280 4,159 1,169 1,056 0,2742 0,0602 0,947 0,706 0,897

270 4,206 1,170 1,059 0,2706 0,0589 0,944 0,698 0,898

260 4,243 1,175 1,061 0,2682 0,0582 0,942 0,692 0,900

250 4,277 1,177 1,063 0,2653 0,0572 0,941 0,686 0,901

240 4,308 1,180 1,065 0,2631 0,0566 0,939 0,681 0,902

230 4,331 1.181 1,067 0,2615 0,0560 0,937 0,677 0,903

220 4,369 1,184 1,070 0,2588 0,0552 0,935 0,672 0,904

210 4,405 1,185 1,073 0,2566 0,0544 0,933 0,666 0,905

200 4,443 1,187 1,075 0,2536 0,0535 0,930 0,660 0,906

190 4,486 1,188 1,077 0,2507 0,0525 0,928 0,653 0,907

180 4,519 1,189 1,081 0,2485 0,0517 0,925 0,649 0,909

170 5,545 1,189 1,083 0,2468 0,0512 0,923 0,645 0,911

160 4,574 1,190 1,085 0,2450 0,0506 0,921 0,641 0,912

150 4,620 1,190 1,088 0,2420 0,0496 0,919 0,634 0,914

140 4,651 1,191 1,090 0,2401 0,0490 0,917 0,630 0,915

130 4,683 1,191 1,093 0,2381 0,0483 0,915 0,626 0,918

120 4,706 1,192 1,095 0,2370 0,0479 0,913 0,623 0,919

110 4,744 1,192 1,098 0,2345 0,0471 0,911 0,618 0,921

100 4,787 1,193 1,101 0,2320 0,0463 0,908 0,613 0,923

90 4,824 1,194 1,103 0,2299 0,0456 0,907 0,608 0,924

80 4,850 1,194 1,105 0,2284 0,0451 0,905 0,605 0,925

НЮ

Таблица 7 100% NaBr

J'O Постоянные упругости ХИТ11 дн1см2 Коэффициенты упругости Х10» смЦдн А В

к Си С] 2 Си Sn — S|2 S44

300 3,965 1,129 0,995 0,2886 0,0639 1,005 0,702 0,881

290 4,002 1,148 0,998 0,2866 0,063S 1,002 0,699 0,872

280 4,035 1,151 1,002 0,2839 0,0632 0,998 0,695 0,870

270 4,042 1,156 1,004 0,2834 0,0630 0,996 0,694 0,869

260 4,073 1,159 1,006 0,2809 0,0623 0,994 0,690 0,867

250 4,100 1,163 1,007 0,2789 0,0616 0,993 0,686 0,866

240 4,132 1,165 1,010 0,2763 0,0608 0,990 0,681 0,866

230 4,191 1,170 1,013 0,2718 0,0592 0,987 0,670 0,865

220 4,223 " 1,175 1,015 0,2694 0,0587 0,985 0,666 0,864

210 4,231 1,177 1,017 0,2689 0,0585 0,983 0,665 0,864

200 4,268 1,183 1,020 0,2662 0,0578 0,980 0,661 0,862

190 4,300 1,189 1,022 0,2642 0,0572 0,978 0,657 0,859

180 4,365 1,196 1,025 0,2598 0,0559 0,976 0,647 0,857

170 4,368 1,198 1,026 0,2596 0,0558 0,975 0,646 0,856

160 4,432 1,206 1,028 0,2553 0,0546 0,973 0,638 0,853

150 4,438 1,209 1,031 0,2550 0,0545 0,970 0,637 0,852

140 4,472 1,212 1,036 0,2528 0,0539 0,965 0,636 05852

130 4,500 1,219 1,038 0,2504 0,0534 0,960 0,633 0,851

120 4,538 1,221 1,040 0,2487 0,0527 0,961 0,627 0,851

110 4,571 1,225 1,043 0,2468 0,0522 0,959 0,623 0,851

100 4,637 1,22á 1,045 0,2426 0,0508 0,957 0,613 0,850

90 4,652 1,231 1,046 0,2416 0,0505 0,956 0,611 0,849

80 4,708 1,243 1,048 0,2387 0,0499 0,954 0,605 0,843

ЛИТЕРАТУРА

А. В. Ш а р к о, А. А. Б о т а к и . Изв. вузов АН. «Физика». 6, 22, 1970.

2. А. В. Шар ко, А. А. Бот а к и. ФТТ, 5, 1559, 1970.

3. А. В. Ш а р к о, А. А. Б о т а к и. ФТТ, 8, 2247, 1970.

4. А. В. Шарко, А. А. Б о т а к и. ФТТ, 9, 2701, 1970.

5. М. С. Ив а нк и,на. Диссертация. Томск, 1(959.