เมนูหน่วยเรียน

แนะนำบทเรียน
โครงสร้างอะตอม
ภาวะการเกิดแรงในอะตอม
ลักษณะโครงสร้างอะตอม
ระบบผลึก
โครงสร้างผลึกและสเปชแลททิช
ระบบโครงสร้างผลึกมาตรฐาน
สเปชแลททิช
การเกิดเกรนและตกผลึกของโลหะ
สถานะของสะสาร
สรุปท้ายบทเรียน
แบบทดสอบท้ายบทเรียน
อ้างอิง
ที่ปรึกษาและผู้สร้าง

 

 

 
สถานะของสสาร


สถานะของสสาร โดยทั่วไปสามารถแบ่งออกได้ 3 สถานะ คือ
        1. สถานะที่เป็นของแข็ง (Solid)
        2. สถานะที่เป็นของเหลว (Liquid)
        3. สถานะที่เป็นของก๊าซ (Gas)

การเปลี่ยนแปลงสถานะของสสาร

        สสารบางชนิดสามารเป็นได้ทั้ง 3 สถานะแต่ทั้งนี้ต้องขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความดัน เช่น น้ำที่ความดันปกติอุณหภูมิระหว่าง 1 – 100 องศาเซลเซียส จะมีสภาวะเป็นของเหลว (Liquid) น้ำที่ความดันปกติ ในช่วงอุณหภูมิต่ำกว่าหรือเท่ากับ 0 องศาเซลเซียส น้ำจะกลายเป็นน้ำแข็ง มีสถานะเป็นของแข็ง (Solid) และถ้าอุณหภูมิสูงกว่า 100 องศาเซลเซียส น้ำจะกลายเป็นไอน้ำซึ่งจะมีสถานะเป็นก๊าซ (Gas)

รูปกราฟแสดงการเปลี่ยนสถานะของน้ำ


        จากกราฟ สามารถอธิบายการเปลี่ยนสถานะได้ดังนี้ ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 0 องศาเซลเซียสน้ำจะมีสถานะเป็นของแข็งน้ำแข็งที่ – 20 องศาเซลเซียส เมื่อได้รับอุณหภูมิสูงขึ้น ๆ ถึงที่ 0 องศาเซลเซียส น้ำแข็งจะเริ่มเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลว (น้ำ) เริ่มต้นเวลาที่จุดพัก (Arrest Point) ที่ 1 และจะเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลวได้ทั้งหมดเมื่อเวลาจุดพักที่ 2 ระหว่างจุดพักที่ 1 ถึง 2 เรียกว่า ช่วงวิกฤต (Critical Range) ที่จุดพักที่ 2 ที่ 0 องศาเซลเซียส น้ำจะมีสาถนะเป็นของเหลวทั้งหมดเช่นเดียวกันเมื่อเพิ่มอุณหภูมิให้กับน้ำมากขึ้น ๆ จนร้อนถึง 100 องศาเซลเซียส ที่จุดพัก 1 น้ำตะกลายสภาพเป็นก๊าซและจะเป็นก๊าซทั้งหมดเมื่อใช้เวลาจนถึงจุดพัก 2
       จุดพัก (Arrest Point) หมายถึง จุด ณ อุณหภูมิคงที่ ที่สสารใช้ในการเปลี่ยนสถานะ โดยทั่วไปมี 2 จุด คือจุดเริ่ม 1 และจุดสิ้นสุด 2
        ช่วงวิกฤต (Critical Range) หมายถึง ระยะเวลาที่สสารใช้ในการเปลี่ยนสถานะ ณ อุณหภูมิคงที่ ในกราฟคือช่วงระยะเวลาระหว่างจุดพัก 1 และ 2
        ช่วงวิกฤตบางครั้งยังมีความหาย หมายถึง ช่วงอุณหภูมิที่โลหะบริสุทธิ์ใช้ในการเปลี่ยน เฟส (Phase) เช่นจากแม่เหล็กแกมมา (Gamma Iron) เป็นเหล็กเบตา(Bata Iron) หรือหมายถึงช่วงอุณหภูมิที่โลหะเจือหรือโลหะผสมใช้ในการเปลี่ยนสถานะ เช่นจากของแข็งเป็นของเหลว หรือจากของเหลวเป็นของแข็ง มีธาตุโลหะอื่นหลายชนิด ที่สามารถแสดงคุณลักษณะได้ดังกล่าว แต่ที่รู้จักกันอย่างดีได้แก่ เหล็ก (Iron)
การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของโลหะบริสุทธิ์ สามารถเขียนเป็นกราฟ (Cooling Curve) ได้ดังนี้

รูปกราฟแสดงการเปลี่ยนสถานะของโลหะบริสุทธิ์

        จากกราฟ แสดงการเย็นตัว (Cooling) ของโลหะบริสุทธิ์ช่วงจากสถานะของเหลว (Liquid) เป็นของแข็ง (Solid) เรียกว่า Solidification หรือ Cryticalization

 

ลักษณะการเย็นตัวของเหล็กบริสุทธิ์

        เหล็กบริสุทธิ์จะมีจุดหลอมเหลวที่ 1,538 องศาเซลเซียส ภาวะการเย็นตัวลงจากสถานะของเหลวมาเป็นสภาพแข็ง จะมีผลต่อระบบโครงสร้างผลึกของเหล็กและจะมีอิทธิพลต่อสมบัติของเหล็กนั้น ๆ ด้วยเช่นกัน

รูปกราฟแสดงภาวะการเย็นตัวของเหล็กบริสุทธิ์


        จากกราฟแสดงการเย็นตัวลงของเหล็กบริสุทธิ์ (Pure Iron Cooling Curve) เมื่อวิเคราะห์ดูจะปรากฎความจริงที่สำคัญประการหนึ่งคือ เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงจะทำให้โครงสร้าง (Phase Diagram) ของเหล็กเปลี่ยนไป และจะมีผลต่อการเปลี่ยนคุณสมบัติของเหล็กดังนี้
        1. เหล็กบริสุทธิ์จะแข็งตัวที่อุณหภูมิต่ำกว่า 1538 องศาเซลเซียส และเกิดภาวะการเกาะตัวกันมากขึ้นในรูปของ Body Center Cubic (BCC) ซึ่งเรียกเหล็กในโซนนี้ว่า เหล็กเดลต้า (Delta Iron)
        2. เมื่ออุณหภูมิต่ำลงกว่า 1392 องศาเซลเซียส เหล็กจะเปลี่ยนโครงสร้างเป็นแบบ Face Center Cubic (FCC) หรือเรียกว่า เหล็กแกมมา (Y - Iron) ซึ่งมีคุณสมบัติเป็น Non – Magnetic คือ ไม่มีคุณสมบัติทางแม่เหล็ก
        3. ในช่วงอุณหภูมิลดต่ำกว่า 911 องศาเซลเซียส เหล็กจะเปลี่ยนโครงสร้างเป็นแบบ Body Center Cubic (BCC) ซึ่งเรียกเหล็กในโซนนี้ว่า เหล็กเบลต้า (B – Iron) มีคุณสมบัติเป็น Non Magnetic
        4. หลังจากอุณหภูมิต่ำกว่า 723 องศาเซลเซียส เหล็กยังมีโครงสร้างเป็น Body Center Cubic (BCC) ซึ่งเรียกเหล็กในโซนนี้ว่า เหล็กแอลฟา ซึ่งมีคุณสมบัติทางแม่เหล็ก

รูปแสดงการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างผลึกของเหล็กตามช่วงอุณหภูมิหารเย็นตัว

กลับสู่สารบัญการเรียนฟิสิกส์ 2  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต

กลับสู่หน้าแรกของโฮมเพจฟิสิกส์ราชมงคล

 

 

ครั้งที่

เซ็นสมุดเยี่ยม

การเรียนฟิสิกส์ 2 ผ่านทางอินเตอร์เน็ต

 

นำมาจาก  http://elect.ripb.ac.th/WebAtom/Home.htm