Энтальпия и теплоемкость жидких сплавов Cs–Bi

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Представлены обобщение и анализ опубликованных ранее данных по энтальпии и теплоемкости жидких сплавов Cs–Bi, содержащих 20.0, 27.1, 40.0, 50.0, 57.0 и 66.65 ат. % висмута. Данные по инкременту энтальпии были получены с использованием массивного калориметра смешения с изотермической оболочкой с погрешностью, не превышающей 0.3%. Показано, что теплоемкость жидких сплавов Cs–Bi существенно превышает теплоемкость компонентов. С ростом температуры теплоемкость расплавов постепенно приближается к теплоемкости идеального раствора. Концентрационная зависимость теплоемкости жидкой системы Cs–Bi имеет выраженный максимум в интервале от 20 до 50 ат. % Bi. Энтальпия смешения в свою очередь отрицательна, а ее концентрационная зависимость имеет минимум в том же интервале составов. Обнаруженные особенности в поведении калорических свойств подтверждают выдвинутые рядом авторов предположения о том, что в структуре расплавов системы Cs–Bi существует тенденция к образованию ионных комплексов в виде цепочек различной длины из анионов висмута, окруженных катионами цезия, концентрация которых достигает максимума при определенных стехиометрических составах.

Full Text

Restricted Access

About the authors

А. Р. Хайрулин

Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН

Author for correspondence.
Email: rainjke95@yandex.ru
Russian Federation, Новосибирск

С. В. Станкус

Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН

Email: rainjke95@yandex.ru
Russian Federation, Новосибирск

References

  1. Van der Lugt W. Zintl Ions as Structural Units in Li-quid Alloys // Phys. Scripta. 1991. V. T39. P. 372.
  2. Van der Lugt W. Polyanions in Liquid Ionic Alloys: a Decade of Research // J. Phys.: Condens. Matter. 1996. V. 8. № 34. P. 6115.
  3. Saboungi M.-L., Geertsma W., Price D.L. Ordering in Liquid Alloys // Annu. Rev. Phys. Chem. 1990. V. 41. P. 207.
  4. Хайрулин Р.А., Абдуллаев Р.Н., Станкус С.В. Термические свойства и коэффициенты взаимной диффузии жидких сплавов щелочных металлов со свинцом и висмутом // Теплофизика и аэромеханика. 2024. Т. 31. № 1. С. 175.
  5. Meijer J.A., van der Lugt W. Resistivity of Liquid K–Bi and Cs–Bi Alloys // J. Phys.: Condens. Matter. 1989. V. 1. № 48. P. 9779.
  6. Khairulin R.A., Abdullaev R.N., Stankus S.V. Volume Contraction in Liquid Caesium–Bismuth Alloys // Phys. Chem. Liq. 2020. V. 58. № 2. P. 143.
  7. Abdullaev R.N., Khairulin R.A., Stankus S.V. Mutual Diffusion in Liquid Alloys of Heavy Alkali Metals with Bismuth // J. Phys.: Conf. Ser. 2019. V. 1382. 012173.
  8. Franz J.R., Brouers F., Holzhey C. Metal–Non-metal Transition in Liquid Alloys with Polyvalent Components // J. Phys. F: Met. Phys. 1982. V. 12. № 11. P. 2611.
  9. Hochgesand K., Winter R. Structure of the Equiatomic Liquid Alloys K–Sb, K–Bi, and Rb–Bi over a Wide Temperature Range // J. Chem. Phys. 2000. V. 112. P. 7551.
  10. Van der Aart S.A., Verhoeven V.W.J., Verkerk P., van der Lugt W. Structure of Liquid Caesium–Bismuth Alloys Studied by Neutron Diffraction // J. Chem. Phys. 2000. V. 112. P. 857.
  11. Khairulin A.R., Savchenko I.V., Stankus S.V. Heat Capacity of Liquid Cs80Bi20 Alloy with a Partly Ionic Character of Interatomic Interaction // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. V. 1675. 012100.
  12. Stankus S.V., Savchenko I.V., Khairulin A.R., Yatsuk O.S. Enthalpy and Heat Capacity of Cs72.9Bi27.1 Alloy with a Partly Ionic Character of Interatomic Interaction in the Condensed State // J. Phys.: Conf. Ser. 2019. V. 1382. 012190.
  13. Khairulin A.R., Stankus S.V. Caloric Properties of Cs60Bi40 Alloy in the Temperature Range of 293–1125 K // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. V. 1677. 012165.
  14. Станкус С.В., Савченко И.В., Яцук О.С. Энтальпия и теплоемкость сплава CsBi в интервале температур 293–1125 К // Теплофизика и аэромеханика. 2020. Т. 27. № 2. С. 333.
  15. Хайрулин А.Р., Савченко И.В., Станкус С.В. Калорические свойства сплава Cs0.43Bi0.57 в твердом и жидком состояниях // Тез. докл. 13-й Симпозиум с международным участием «Термодинамика и материаловедение». Новосибирск: ИНХ СО РАН, 2020. С. 184.
  16. Станкус С.В., Савченко И.В., Яцук О.С., Козловский Ю.М. Энтальпия и теплоемкость интерметаллического соединения CsBi2 в твердом и жидком состояниях // Теплофизика и аэромеханика. 2018. Т. 25. № 4. С. 665.
  17. Станкус С.В., Савченко И.В., Яцук О.С. Высокотемпературный калориметр смешения для исследования веществ и материалов в твердом и жидком состояниях // ПТЭ. 2017. № 4. С. 150.
  18. Станкус С.В., Савченко И.В., Яцук О.С. Калорические свойства жидкого висмута // ТВТ. 2018. Т. 56. № 1. С. 30.
  19. Станкус С.В., Савченко И.В., Яцук О.С., Расчектаева Е.П. Термохимические свойства «металлической соли» Rb73Bi27 в твердом и жидком состояниях // ЖФХ. 2018. Т. 92. № 9. С. 1379.
  20. Ditmars D.A., Douglas Т.В. Measurement of the Relative Enthalpy of Pure α-Al2O3 (NBS Heat Capacity and Enthalpy Standard Reference Material No. 720) from 273 to 1173 К // J. Res. Natl. Bur. Stand., Sect. A. 1971. V. 75A. Р. 401.
  21. Гурвич Л.В., Вейц И.В., Медведев В.А. и др. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Спр. изд.: В 4-х т. 3-е изд., перераб. и расшир. Т. IV. Кн. 1. М.: Наука, 1982. 623 с.
  22. Djaballah Y., Said Amer A., Uǧur Ş., Uǧur G., Hidoussi A., Belgacem-Bouzida A. Thermodynamic Description of the Bi–Cs and Bi–Tm System Supported by First-principles Calculations // CALPHAD. 2015. V. 48. P. 72.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Heat capacity of liquid Cs–Bi alloys, as well as pure Cs and Bi in the liquid state, depending on temperature: 1 – Cs80Bi20 [11], 2 – Cs73Bi27 [12], 3 – Cs60Bi40 [13], 4 – Cs50Bi50 [14], 5 – Cs43Bi57 [15], 6 – Cs33Bi67 [16], 7 – Cs [21], 8 – Bi [18].

Download (198KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Concentration dependences of the heat capacity of liquid Cs–Bi alloys at the liquidus temperature (1) and 1000 K (2): markers are Cp values calculated using approximation equations (see table); curves are interpolation of points using cubic splines.

Download (223KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Concentration dependence of the enthalpy of mixing of the liquid Cs–Bi system at 1000 K: markers are the values of the enthalpy of mixing calculated using data from [22]; curve is the interpolation of points by cubic splines.

Download (169KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences