Тепловые процессы (часть 2)

При воздействии тепла на горные породы в зависимости от их состава (минералогического и химического), строения (структуры, пористости) и естественного состояния происходят различные физические и химические процессы: переход вещества из одного фазового состояния в другое, полиморфные превращения, тепловое расширение, явления
гидратации и дегидратации, реакции соединения, разложения, восстановления, окисления и др. Сведения об изменениях теплофизических и механических свойств горных пород с ростом температуры, а также использование происходящих при этом эффектов для терморазрушения, дробления и бурения горных пород достаточно широко изложены в курсах теплофизики и физики горных пород.
Рассмотрим физические процессы, происходящие при изменении агрегатного состояния горных пород под воздействием температурного поля. Процессы плавления, парообразования, сублимации, испарения, кипения являются частным случаем фазовых превращений первого рода, которые характеризуются скачкообразным изменением плотности и термодинамических функций (энергии, энтропии, энтальпии и др.) в точке перехода, а также поглощением или выделением тепла, называемого теплотой (скрытой теплотой) фазового перехода. Термодинамика рассматривает равновесные существования фаз (правило фаз Гиббса n < k + 2, где k - число компонент; n - число фаз).
Равновесные состояния физических систем можно изображать графически (фазовая диаграмма) при различных значениях параметров, определяющих эти состояния, - температуры Т, давления Р, концентрации С, а в ряде случаев и в зависимости от других параметров - объема V напряженности электрического Е и магнитного полей и др. (рис. 3.4).

Для простоты изложения основные понятия о физических явлениях, происходящих при фазовых превращениях, рассмотрим на примере однокомпонентных систем, для которых кривая фазового перехода описывается уравнением Клайперона-Клаузиса

Плавление твердого тела начинается при определенной температуре Тn, постоянной для данного давления.

---