Композиционные схемы это: Композиционные схемы в живописи и дизайне

Композиционные схемы в живописи и дизайне

1. Композиционные схемы, их виды и роль в композиции.

КОМПОЗИЦИОННЫЕ
СХЕМЫ, ИХ ВИДЫ И
РОЛЬ В
КОМПОЗИЦИИ.
Практически любая композиция из любого
вида или жанра искусства становится схемой,
удобной для контроля и анализа используемых
принципов. Любая живописная или графическая
работа мыслится в виде пятен, линий, тональных
и цветовых составляющих (пример — авангардизм,
когда художник останавливается на определенном
уровне реализации схемы или делает попытку
реализовать схему нестандартными средствами).
В динамических искусствах (кино, например) — на
общий экранный кадр накладывается сюжетная
композиция или ряд таких композиций.

3. Для чего нужны композиционные схемы?

ДЛЯ ЧЕГО НУЖНЫ КОМПОЗИЦИОННЫЕ СХЕМЫ?
Любая композиция, коллаж или картина
по сути являются схемой на абстрактном уровне
мышления, и в процессе разработки уже
обрастают
более-менее
реалистичными
элементами на уровне сюжета. На первом этапе
работы художник сразу определяет схему, а
затем начинает наполнять ее «жизненными»
элементами, хотя выбирает он ее в любом
случае от своего конкретного замысла (некоего
виртуального конечного образа, существующего
у него в голове).
Именно схема в предельно общих чертах
выражает суть его композиции.

4. Виды композиционных схем

ВИДЫ КОМПОЗИЦИОННЫХ
СХЕМ
Веками художники искали наиболее
выразительные композиционные схемы, в
результате мы можем говорить о том, что
наиболее
важные
по
сюжету
элементы
изображения размещаются не хаотично, а
образуют простые геометрические фигуры
(треугольник, пирамиду, круг, овал, квадрат,
прямоугольник и т. п.), вдоль которых
перемещается
взгляд
наблюдателя
в
соответствии с законом направления движения
(см. законы восприятия).
Изобразительным полем мы называем ограниченную поверхность, плоскость,
где располагается изображение, картина. Этим полем может служить лист
бумаги или холст определенного размера и формата, или пространство стены,
или поверхность объемного предмета (упаковки).
Характерной особенностью изобразительного поля является то, что оно не
нейтрально по отношению к изображаемому на нем, а оказывает на него
определенное воздействие, так как не все точки этого поля равноценны.
Изображение находится в зависимости от размера, пропорций сторон, формы
поля и от окружающей среды.
Неравноценность поля проистекает из особенностей нашего зрительного
восприятия, (о чем уже говорилось выше). В результате, одни участки поля
находятся в зоне активного восприятия, другие вне его. Если представить поле
в виде правильной геометрической фигуры, то легко обнаружить эти активные
точки. Например:
В прямоугольнике наиболее активны точки, лежащие на центральной оси и
горизонтали, пересекающей ее в оптическом центре: точки, лежащие на
диагоналях, точки, обозначающие пропорции золотого сечения; точки, лежащие
на границах овала, который вписывается в данный прямоугольник;
В квадрате — точки, лежащие на диагоналях; точки, лежащие на пересечении
диагоналей с окружностью, вписанной в квадрат; точка пересечения
диагоналей.
В круге — центр круга и точки вокруг него и чуть выше геометрического центра;
точки, лежащие на сторонах пятиугольника, вписанного в круг и на его
диагоналях.
В треугольнике — в зоне пересечения высот биссектрис и медиан.
Таким образом, геометрическая фигура сама по себе уже содержит «активные
точки», на которых концентрируется внимание и поэтому ясно, что композиция
не может игнорировать воздействие этих точек, обусловленное спецификой
зрительного восприятия.
Известно, что взгляд наш, двигаясь внутри поля, еще не заполненного
изображением, совершает ряд движений, скользя по воображаемым кривым и
прямым. Движение это нельзя назвать хаотическим, так как оно имеет
определенную направленность, в первую очередь зависимую от геометрической
формы поля.
В вытянутом по вертикали прямоугольнике наиболее характерно движение,
имеющее S — образную форму. Для круга — характерно движение вдоль
окружности. Для многих фигур характерно движение по горизонтали и
вертикали, составляющее крест.
Мастера эпохи Возрождения и последующих эпох — Рафаэль, Пуссен, Делакруа,
Суриков — придавали большое значение композиционному построению,
признавая роль композиционных схем, «основных линий», «активных точек»,
сознательно учитывая их воздействие в своих произведениях.
Равнобедренный треугольник
И. ВИШНЯКОВ.
Портрет
Ксении
Тишининой
Равносторонний треугольник
Н. ПУССЕН.
Пейзаж с
Полифемом
Круг
П. РУБЕНС.
Снятие с
креста
Квадрат
Н. ПУССЕН.
Аркадские
пастухи
Овал
К. ЛОРРЕН.
Пейзаж с
мельницей
Пирамида
ЛЕОНАРДО ДА
ВИНЧИ.
Мадонна в
гроте
СХЕМЫ

14. Открытая схема.

ОТКРЫТАЯ СХЕМА.
Если необходимо нарисовать панорамный пейзаж, показать большой простор, то не
следует его перегораживать с боков, ограничивать какими-либо деревьями или
зданиями, а лучше сделать уходящим за пределы рамы. Это тип открытой
композиции. Основные направления линий — из центра.
Открытая композиция центробежна, она тяготеет к поступательному движению или
к скольжению по спирально расширяющейся траектории. Чаше всего композиция
складывается из множества равноправных центров, заполняющих поле
изображения.

15. Замкнутая схема.

ЗАМКНУТАЯ СХЕМА.
Для передачи образа чего-то неподвижного,
устойчивого подойдет замкнутая, закрытая,
статичная композиция. Основные направления
линий стягиваются к центру. Построение ее по
форме круга, квадрата, прямоугольника с
учетом симметрии дает необходимо решение.
Схемы простых композиций (по А. Кищук). Взято отсюда:
http://landscape.totalarch.com/composition_landscape_paintings

18. Тоновая схема.

ТОНОВАЯ СХЕМА.
Темный цвет как стабильность и
светлый как активность происходящего.
Ритм светлых пятен прямо-таки тянет в
яму.

19. Точка и несколько линий дают множество вариантов композиции.  

ТОЧКА И НЕСКОЛЬКО ЛИНИЙ ДАЮТ МНОЖЕСТВО
ВАРИАНТОВ КОМПОЗИЦИИ.
 
Можно представить, что на первом рисунке изображен человек на
берегу моря. На следующем рисунке может быть нарисован альпинист,
поднимающийся в гору. Третья картина может показать охотников на
берегу реки. А четвертая — пейзаж.
Каждый может увидеть в этих схемах свои картины. Из точек,
линий и пятен можно составить бесконечное количество композиций

20. Композиционные схемы на основе линий и фигур, уравновешивание композиции (взято из «Creative Illustration» Andrew Loomis)

КОМПОЗИЦИОННЫЕ СХЕМЫ НА ОСНОВЕ ЛИНИЙ И ФИГУР,
УРАВНОВЕШИВАНИЕ КОМПОЗИЦИИ (ВЗЯТО ИЗ «CREATIVE
ILLUSTRATION» ANDREW LOOMIS)

21. Веласкес. Сдача бреды.

ВЕЛАСКЕС. СДАЧА БРЕДЫ.
Постепенно, приобретая опыт, можно научиться
строить композиционные схемы только
мысленно.
В качестве примера композиционного построения картины рассмотрим полотно
Веласкеса «Сдача Бреды». Это — одна из наиболее ясно читаемых композиций,
благодаря четкому распределению масс, чередованию темных и светлых пятен.
Сюжетно-композиционный центр совпадает с центром холста. Две фигуры,
расположенные в центре, нарисованы на фоне дали. Голова человека, подающего
ключи от крепости, подчеркивается большим белым воротником, выразительно
передан силуэт правой руки с ключом. Его полусогнутая поза говорит о
необходимости сдаться на милость победителя.
Фигура человека, принимающего ключи, написана на светлом фоне пейзажа.
Его лицо выглядит светлым пятном на темном фоне, оно обрамлено темными
волосами и светлым воротником. Везде контрасты и противопоставления.
Шарф, диагонально перевязывающий костюм, и силуэт лошади справа
позволяют подчеркнуть одну из диагоналей картины.
Другую диагональ полотна образуют знамя, положение рук центральных фигур
и оружие в левом углу картины.

23. Источники

ИСТОЧНИКИ
1.
2.
3.
4.
5.
http://www.hardline.ru/8/68/4222/
О.Л.Голубева — Основы Композиции.
http://shedevrs.ru/kompoziciya/323-bazovi
e-principi-kompozicii. html
http://scrap-info.ru/myarticles/article.php
?storyid=245
http://scrap-info.ru/myarticles/article_st
oryid_476.html

Построение композиционной схемы для творческой работы «Времена года»

Цели:

• Научить применять знания о приемах композиции в практической творческой работе.
• Выполнить композиционную схему для последующего создания композиции на тему «Времена года».
• Поставить перед учениками новую художественную задачу — попытаться не изобразить конкретные объекты, а выразить свое восприятие времени года при помощи обобщенных, может быть, даже абстрактных форм.

Задачи:

• Повторение и закрепление знаний о следующих приемах композиции:
• Симметрия-асимметрия, статика-динамика, ритм, контраст, композиционный центр.
• Развитие творческих способностей детей, художественного воображения и фантазии.
• Воспитание интереса к мировой художественной культуре.

Оборудование для учащихся: Бумага (формат А4), цветная бумага, ножницы, клей.

Оборудование для учителя: Методические пособия, репродукции картин.

Сценарий урока.

1. Здравствуйте, ребята! Проверим, все ли готово для нашего урока. У нас на столе есть бумага, цветная бумага, ножницы, клей. Сегодня мы будем выполнять композиционную схему для нашей творческой работы в технике аппликации из цветной бумаги. Все это нам понадобится, когда начнется практическая работа, а пока прослушаем объяснение. Тема нашей композиции — «Времена года», и у вас уже есть эскизы, выполненные на предыдущем занятии.

2. Зачем при создании произведения нужна композиционная схема?

Композиция (от лат. compositio) означает составление, соединение, сочетание различных частей в единое целое в соответствии с какой-либо идеей.

В изобразительном искусстве композиция — это построение художественного произведения, обусловленное его содержанием, характером и назначением.

С чего начинается работа над композицией? Прежде чем начать работать над окончательным вариантом, необходимо выбрать наиболее гармоничное соотношение различных частей картины или рисунка, уяснить общую структуру композиции. Для этого и нужна композиционная схема. Она позволяет определить сюжетно-композиционный центр произведения, добиться уравновешенности композиции.

— С какими приемами композиции вы познакомились на первом курсе?

— симметрия, асимметрия, статика, динамика, ритм, контраст.

Рассмотрим примеры композиционных схем картин художников, работающих в реалистической манере. Перед вами репродукции картин

И.Левитана «Осень. Парк Сокольники» и А.Саврасова «Грачи прилетели». На таблицах показаны композиционные схемы данных картин.

Композиционная схема. И.Левитан «Осень:»

Композиционная схема. А.Саврасов. «Грачи прилетели».

— Какая из композиций является симметричной?

— картина И. Левитана «Осень. Парк Сокольники»

Композицию этого пейзажа легко представить в виде схемы, на которой ясно видно, симметрично или асимметрично построена композиция. В данном случае уравновешенность и ощущение спокойствия достигается приемом симметрии в композиции. Незначительные отклонения от идеально симметричной схемы уравновешиваются такими деталями, как высокое дерево слева и женская фигура, несколько смещенная на картине вправо. Эти детали придают композиции жизненную достоверность.

— А что мы можем сказать о композиции картины «Грачи прилетели»?

— Она асимметричная, уравновешенная.

На таблице, изображающей схему этого пейзажа, мы видим, как колокольня на дальнем плане уравновешена диагональной линией берега, уходящие вверх стволы берез также образуют ритм диагоналей, а множество птиц группируются в отдельные пятна. Динамика линий картины подчеркивает весеннюю суету грачей, строящих гнезда.

А вот для картины Г. Нисского. «Подмосковье. Февраль» можно даже не приводить таблицу-схему. Почему? Г.Нисский является основоположником так называемого «сурового стиля» в живописи социалистического реализма. Художник создавал свои произведения как чистые композиции, он не писал их непосредственно с натуры. Пейзажи выстраивал в соответствии с задуманной схемой. Примером такой рафинированной композиции может служить «Подмосковье. Февраль»

Г. Нисский. Подмосковье. Февраль. 1957 г.

— Что мы можем сказать о композиции картины «Подмосковье. Февраль»?

— Она асимметричная, динамичная.

— Какими композиционными приемами пользовался художник для создания динамичной композиции?

— Асимметрия, динамика.

— Это диагональные линии дороги, уходящей в перспективу, стелющийся дым от локомотива, передающий движение мчащегося поезда. А какой еще знакомый нам композиционный прием использовал художник?

— Ритм.

— Ритм может быть задан линиями, пятнами света и тени, пятнами цвета. Какие элементы картины ритмично расположены?

— Ели слева на переднем плане.

— Чем уравновешен этот элемент картины?

— Ритмично расположенные облака в правом верхнем углу картины.

— А чем уравновешен зрительный центр картины - точка схода дороги, уводящей наш взгляд на горизонт, в далекую перспективу?

— Фигурой лыжницы в красном костюме.

— Это яркое пятно при весьма малой площади активно держит композицию картины и придает ей пространственную глубину. Какой композиционный прием в данном случае применил художник?

— Контраст.

Искусство XX века выдвинуло новые идеи и концепции в изобразительном искусстве. Перед вами пример творчества одного из основоположников абстрактной живописи В.

Кандинского. Картина называется «В синем», что дает простор для фантазии зрителя. Мы видим геометрические фигуры, расположенные в соответствии с композиционной схемой, выбранной автором.

В.Кандинский. В синем. 1925 г.

— Какие композиционные приемы использовал автор?

— Асимметрия, динамика, контраст.

— Что мы можем представить, рассматривая эту картину?

— Мельницу, дома, фигуры людей и животных, идущих по дороге в гору, заходящее солнце. (Сельский пейзаж.) Или натюрморт с апельсином…

— А какое настроение вызывает у вас эта картина?

— Умиротворенность, спокойствие: А может быть, тревога, грусть?

— А на какое время года это похоже?

— Осень, может быть, зенит лета:

Таким образом, произведение само по себе схематичное и абстрактное рождает у нас в восприятии определенные образы и эмоциональные ощущения.

Не обязательно максимально точно воспроизводить действительность, чтобы передать зрителю чувства художника.

3. Теперь наступила очередь практической работы. Воспользуемся нашими эскизами декоративной композиции «Времена года», выполненными на предыдущем занятии.

Пусть каждый из вас попробует выполнить схему задуманной композиции в технике аппликации из цветной бумаги. Эта техника позволяет творчески поработать над нашей композицией.

Прежде чем наклеить на лист детали из цветной бумаги, их необходимо подвигать, добиваясь наибольшей выразительности и совершенства композиции. Если на эскизе подробно проработаны мелкие детали, постараемся их обобщить и выполнить схему из простых геометрических форм.

В соответствии со своим замыслом выбираем известные нам композиционные приемы: симметрию, асимметрию, статику, динамику, ритм, контраст. Начинаем работу.

4. В процессе практического выполнения задания учитель напоминает известные учащимся приемы композиции, индивидуально работает с каждым учеником, помогая наиболее выразительно применить тот или иной прием. Необходимо избегать излишней деталировки в нашей схеме, напоминать, что детали будут проработаны в окончательном варианте композиции в соответствии с выбранной техникой исполнения. В конце урока надо обсудить выполненные схемы, проанализировать, какими средствами художественной выразительности каждому ученику удалось воплотить свой творческий замысел.

5. Подведение итогов урока, постановка задачи на следующее занятие — на основе созданной схемы выполнить композицию «Времена года».

На следующем занятии — на основе созданной прежде схемы ученики выполняют композицию «Времена года» в технике гуаши или акрила при помощи щетинной плоской кисти.

Данная техника предлагается, для того, чтобы избежать излишней деталировки в работе над композицией и сосредоточиться на выражении эмоционального впечатления от выбранного времени года.

Примеры работ учеников:

<Рисунок 1> Белоусова Маша, 14 лет. «Лето».

<Рисунок 2> Бочкова Катя, 12 лет. «Времена года».

<Рисунок 3> Мирюкова Альбина, 17 лет. «Весна».

<Рисунок 4> Фомичева Ира, 14 лет. «Весна».

Приложение.

Список используемой литературы

1. И. Иттен. Искусство формы. Перевод с немецкого. Изд. Д.Аронов. 2001 г.
2. В.С.Кузин. Психология живописи. М., Изд. «Оникс». 2005 г.
3. Е. Медкова. Уроки Кандинского. Газета «Искусство» №1/2010.

8: Состав и фазовые диаграммы

Глава 8

Чистые материалы редко используются в стоматологии, потому что они редко обладают требуемыми свойствами. Поэтому обычно встречаются смеси двух или более веществ. Поэтому необходимо уметь соотносить свойства с составом в терминах смесей. Это привело бы к трудностям в управлении данными, если бы были предприняты попытки только перечислить все соответствующие свойства для всех возможных смесей всех соответствующих веществ. Должны быть найдены средства, чтобы уменьшить масштаб проблемы и облегчить исследование и понимание эффектов смесей.

Первое, что нужно сделать, это составить карту диапазона композиций, доступных для данного набора ингредиентов. Это можно сделать на элементарной геометрической основе по линии для двух ингредиентов и по треугольнику для трех. Необходимо установить значения таких терминов, как состояние, фаза и компонент.

Всякий раз, когда речь идет о реакции, необходимо выяснить, к какому равновесию стремится система, то есть мы исследуем ее термодинамику. Это также верно, когда мы имеем дело с такими системами, как сплавы, где химические реакции в обычном смысле не происходят, и для изменений состояния, таких как плавление и замерзание.

Есть два разных способа описания условий, которые выполняются в равновесии. Первый — термодинамический, в том смысле, что дальнейшее снижение общей энергии невозможно, при этом делается ссылка на химический потенциал каждого компонента. Второй является прямым следствием этого термодинамического утверждения, то есть фактических составов каждой фазы и переменных окружающей среды, таких как температура и давление, которые необходимы для полного физического описания наблюдений. Это ведет непосредственно к правилу фаз и способности читать и интерпретировать диаграммы состояний, делать прогнозы поведения, которое возникнет в результате изменений состава, условий или обработки, а также понимать свойства и реакции таких разнообразных систем, как стоматологические цементы, амальгама и т. , металлокерамика и литейные сплавы.

Лишь в редких случаях чистые материалы, отдельный элемент или соединение представляют интерес для практического применения в инженерных и смежных целях, таких как стоматология, где только чистое золото (19§1.1, 28§4), платина (25§ 4.7, 25 § 6.3), серебро (или близкое к нему) (11 § 5.1, 28 § 9), олово (7 § 13) и титан (28 § 1) имеют особое применение в этой форме. Гораздо чаще в чистом веществе не удается найти нужных свойств, и приходится использовать те или иные смеси. Это приводит к вопросу организации информации о свойствах всех исследуемых смесей. Конечно, можно просто свести в таблицы данные для многих смесей, но сам объем данных, необходимых для практической работы, стал бы непосильным. Было бы чрезвычайно трудно, если вообще возможно, переварить такую ​​массу данных. Что еще более важно, обычно невозможно экстраполировать или интерполировать такие данные, поскольку они позволяют найти значения для незарегистрированных составов или условий и в целом получить представление о том, что происходит в системе. Мы неизбежно приходим к поиску графических методов понимания и передачи данных, зависящих от состава, и, в частности, к графическим методам обработки термодинамических данных равновесий и равновесных описаний многокомпонентных, многофазных систем. Краткий способ представления таких данных делает фазовые диаграммы незаменимыми инструментами в таких исследованиях и, как будет показано в следующей главе, способными дать новые идеи, недоступные другим способом.

При графическом отображении данных с точки зрения состава смеси, независимо от того, выражены ли они массой, объемом или молекулярными пропорциями, основная проблема заключается в представлении этого состава. Это может показаться самоочевидным, но есть последствия, которые требуют некоторого рассмотрения, и их стоит систематизировать. Очевидно, что чистое вещество можно представить только в виде одной точки (рис. 1.1), поскольку она определена как не имеющая возможных изменений. Кроме того, любое свойство может иметь только одно значение при заданных условиях и поэтому не нуждается в графическом представлении.

Рис. 1.1 Диаграмма, необходимая для представления состава чистого вещества, представляет собой не более одной точки.

• 1.1 Два компонента

Если мы теперь рассмотрим два различных вещества, мы должны быть в состоянии представить все возможные смеси. Это делается на линии композиции (рис. 1.2). Между двумя точками, представляющими чистые вещества (как на рис.  1.1), проводится линия, которую делят, причем деления берутся за пропорции двух количеств вещества, измеренные в любых удобных единицах, таких как масса, объем или молярность. , например. Таким образом, количество А определяется относительным расстоянием до точки 100% А, то есть измеряется от точки 100% В, где по определению имеется 0% А. Количество В определяется дополнительным образом ( рис. 1.3), так как обязательно

А+В=1

  (1.1)

Рис. 1.2 Для смеси двух веществ можно провести линию состава, чтобы представить все возможные смеси.

Рис. 1.3 Длины отрезков, отсеченных точкой состава, представляют пропорции компонентов в смеси, отсчитываемые от противоположного конца.

Теперь становится возможным представить изменение некоторых свойств, таких как прочность или плотность, в виде ординат, поднятых на этой линии состава по оси абсцисс (рис. 1.4). Тогда это расширение знакомого типа графа (например, рис. 2§8.3) и уже использовалось для выражения поведения составных структур (например, рис. 6§2.10).

Рис. 1.4 Изменение свойств в зависимости от состава можно выразить просто с помощью графика, расположенного на линии состава.

•1.2 Три компонента

Ненамного сложнее изобразить состав смеси из трех компонентов. Сумма перпендикулярных расстояний от точки внутри равностороннего треугольника до трех сторон является постоянной величиной. Что это так, легко показать. На рис. 1.5 точка 1 удалена от трех сторон на величину A ₁ , B ₁ и C ₁ соответственно. Если A ₁ увеличить до A ₂ , то B ₂ и C ₂ меньше, чем B ₁ и C ₁ соответственно, показанные точкой 2. Тогда

A2=A1+dAB2=B1-dA.cosθC2=C1-dA.cosθθ=60°,cos60°=0,5

  (1.2)

Рис. 1.5 Сумма перпендикулярных расстояний точки от сторон равностороннего треугольника постоянна.

Отсюда А ₂ + В ₂ + C ₂ = A ₁ + B ₁ + C ₁ = высота треугольника.

Если тогда высоту треугольника принять за единицу или за 100 %, а вершины треугольника представляют собой чистые компоненты, то расстояния от противоположных сторон могут представлять пропорции этих компонентов в любой смеси (рис. 1.6, 1.7). ). В таком треугольнике можно нарисовать сетку, чтобы облегчить чтение композиции, представленной точкой. Отсюда видно, что каждая сторона треугольника на самом деле является композиционной линией для компонентов, представленных на его концах. Другими словами, ребра треугольника представляют все композиции, в которых количество третьего компонента равно нулю. Отношение шкалы пропорций сторон треугольника к высоте видно из дополнительной шкалы, показанной слева на рис. 1.6. Точно так же шкалы «высоты» могут быть построены для двух других компонентов.

Рис. 1.6 Общий состав смеси трех веществ может быть отображен на треугольнике состава …

Рис. 1.7 … например, [A] = 40 %, [B] = 40 % и [C] = 20 %.

Равносторонний треугольник, на котором основано вышеизложенное, на самом деле является лишь частным случаем, выбранным для удобства. Следует отметить, что фактический размер треугольника, очевидно, не имеет значения. Таким образом, повсеместно доля компонента в смеси представляется как отношение расстояния от любой точки на ребре, противоположной вершине этого компонента, до этой вершины по прямой. Таким образом, это верно для треугольника любого размера. Это верно и для любой формы треугольника: сумма пропорций постоянна, т. е. равна единице (рис. 1.8).

аА+бВ+сС=1

  (1.3)

Рис. 1.8 Композиционный треугольник может быть любой формы и размера, поскольку ключевое свойство калибровки – это отношение высоты над основанием к высоте треугольника в направлении соответствующей вершины.

Конечно, ориентация не имеет значения. Это означает, что всегда можно вычислить пропорции компонентов, представленных вершинами, в любой точке произвольного треугольника (рис. 1.9). Это становится важным при рассмотрении субрегионов на диаграмме композиции.

Рис. 1.9 На калибровку и интерпретацию треугольника композиции не влияет ни масштабирование, ни искажение треугольника.

Ясно, что если бы какое-либо свойство трехкомпонентной смеси отображалось как функция состава во всем диапазоне, ордината была бы перпендикулярна плоскости треугольника, чтобы получить трехмерный график, подобный призме (см. примеры рис. 14§3.7 и 19§1.10).

•1.3 Четыре компонента

Те же принципы можно применить к системе из четырех компонентов: в правильном тетраэдре, вершины которого представляют чистые компоненты, перпендикулярные расстояния от граней снова в сумме дают константу и могут использоваться для представления пропорций (рис. 1.10). . Ясно, что с рисованием такого типа диаграммы возникают трудности, и, очевидно, любое свойство нужно изображать на оси, ортогональной, т. е. под прямым углом, к тетраэдру, что невозможно без обращения к четвертому пространственному измерению (к которому мы, конечно, имеем нет доступа). В этом случае необходимо использовать различные сечения тетраэдра, чтобы удовлетворить каждую интересующую область, строя треугольную призму, как и раньше.

Рис. 1.10 Для четырех веществ четырехгранный график требуется только для построения графика состава.

Смеси из более чем четырех компонентов представляют аналогичные, но более серьезные трудности, хотя формальная геометрия для таких систем известна и проста (просто ее трудно представить). Тем не менее мы установили, что для более простых систем составы могут быть нанесены в соответствии с некоторыми элементарными геометрическими правилами, и это облегчит последующее обсуждение ряда систем, имеющих непосредственное отношение к стоматологии.

Снова обращаясь к рис. 1.6, было указано, что ребра треугольника представляют собой линии состава типа, показанного на рис. 1.2, то есть для смесей двух компонентов. Точно так же вершины действительно такие, как на рис. 1.1. Точно так же каждая грань тетраэдра на рис. 1.10 представляет собой треугольник, как на рис. 1.6, и каждое ребро, как на рис. 1.2, и так далее.

•1.4 Особые случаи

У этих диаграмм есть и другие интересные свойства. Опять же, на рис. 1.6 линия от вершины, скажем, A, до пересечения в любом месте на линии BC представляет собой серию смесей с постоянным соотношением B : C для переменного A (рис. 1.11). Такая линия называется изоплетой, т. е. это геометрическое место всех точек, удовлетворяющих условию B : C = константа. Точно так же любая линия, параллельная BC, представляет постоянное A и переменное отношение B : C. Аналогичные аргументы применимы к сечениям тетраэдрических композиционных диаграмм.

Рис. 1.11 На трехкомпонентной диаграмме линии, идущие от вершины к противоположной стороне, являются линиями постоянной пропорции, здесь B:C.

Кроме того, линия, проведенная между любыми двумя точками на трех- или более компонентной диаграмме, сама по себе является линией состава для смеси смесей, представленных конечными точками. То есть в одних и тех же терминах можно обсуждать результат смешивания двух сложных жидкостей, скажем, молока и морской воды.

До сих пор все, чего добились эти диаграммы, — это средство отображения общего состава смеси или значения свойства как функции общего состава. Пока нет указаний на состояние смеси, ее структуру или присутствующие соединения. Требуется дополнительная информация, но сила такой диаграммы заключается в том, что эта дополнительная информация может быть нанесена на нее просто, в виде простой карты.

Существуют три состояния материи при обычных температуре и давлении: твердое, жидкое и газообразное. Газы имеют тенденцию расширяться, чтобы полностью заполнить доступное пространство, и не имеют ограничивающей поверхности, за исключением того, что находятся рядом с другим типом фазы. Это означает, что две идентифицируемые различные газовые фазы не могут существовать рядом друг с другом — все газы свободно смешиваются (при отсутствии реакции). Жидкости принимают форму своего сосуда под действием силы тяжести и имеют резкую границу на свободной поверхности, т. е. прилегают к газовой фазе. Также можно увидеть резкие границы между несмешивающимися жидкостями, например ртуть, масло и вода вместе. Твердые тела имеют очень определенную форму с резкими границами. Очевидно, такие границы могут сохраняться между твердыми телами разного сорта. Жидкости и твердые тела известны как конденсированные состояния, потому что атомы или молекулы компонентов очень близки.

Судя по общему опыту, все три состояния могут существовать вместе для данного материала. Например, вода как твердый лед, сама жидкость и ее пар могут находиться в контакте, хотя лед может таять, или жидкость испаряется или замерзает, в зависимости от условий. Химически эти три вещества неразличимы, но между ними существуют четкие резкие границы. Эти границы представляют собой переход между разной структурой областей в разных состояниях, хотя (для чистого вещества) состав во всех трех одинаков. Для изменений в подразделении не возникает трудностей с идентификацией: капли дождя все еще жидкие, снежинки все еще твердые. Нет и проблемы масштаба: государства сохраняют свою идентичность вплоть до молекулярного уровня.

• 2.1 Переменные среды

В общем, для одного чистого вещества мы можем исследовать присутствующие состояния в зависимости от температуры и давления (рис. 2.1), когда относительные количества материала в различных состояниях стабильны для фиксированных условий. Каждая точка на таком графике, называемом диаграммой P–T, представляет собой описание системы, находящейся в равновесии. Влияние любого изменения этих переменных среды можно легко нанести на карту. Например, при любой заданной температуре можно отметить конденсацию пара в жидкость или его отложение в виде твердого вещества при повышении давления.

Рис. 2.1 Вода дает пример диаграммы давление-температура для чистого вещества, карту равновесных пределов существования каждой фазы и условий их сосуществования. (Обратите внимание на отрицательный наклон линии ОС: лед тает при повышенном давлении из-за происходящего затем уменьшения объема.)

Однако речь идет не просто о той или иной фазе повсюду. Существуют условия, при которых более одной фазы могут сосуществовать в равновесии. Таким образом, линия ОА представляет собой равновесное сосуществование жидкости и пара, ОВ твердого тела и пара, ОС жидкости и твердого тела, а точка О, известная как тройная точка, представляет собой единственные условия температуры и давления, при которых твердое тело, жидкость и пар может сосуществовать в равновесии. В областях, отмеченных этими линиями, но не на самих линиях, может быть только одно состояние материи, представленное в равновесии.

•2.2 Кинетическое ограничение

Это выявляет важный момент, который важен во многих случаях для стоматологических материалов, особенно там, где происходит какой-либо химический или физический процесс: то, что можно наблюдать, может не быть (на самом деле, обычно таковым не является) состоянием равновесия. Другими словами, под равновесием понимается самое низкое энергетическое состояние, доступное системе, термодинамическая конечная точка процесса. Таким образом, в приведенном выше примере «обычного опыта» льда, воды и пара наблюдение сосуществования не обязательно подразумевает равновесие. Скорее, кинетические ограничения диффузии, теплового потока или доступной энергии активации для процесса могут ограничить приближение к равновесию или даже полностью предотвратить его. Это следует всегда иметь в виду. Термодинамические соображения обеспечивают движущую силу процесса, кинетика контролирует скорость приближения к конечной точке. Тем не менее, мы почти всегда будем подходить к проблеме смеси сначала с точки зрения равновесия, а затем рассматривать кинетические аспекты, поскольку для того, чтобы понять процесс (будь то реакция схватывания или какое-то другое поведение), мы должны сначала понять, где этот процесс идет. Таким образом, целью этой главы является описание равновесных систем.

•2.3 Определение фазы

Теперь нам нужно распространить эти идеи на системы, содержащие более одного вещества. Повторим еще раз: газы идеально смешиваются, и между любой парой не может существовать границ, но между жидкостями такие границы легко возникают для многих комбинаций, таких как нефть и вода. Опять же, подразделение и масштаб не имеют значения; очевидно, есть две отдельные области, которые являются жидкими, но химически идентифицируемыми. Точно так же у нас могут быть два твердых тела, такие как сердцевина и матрица реставрации из наполненной смолы, находящиеся в тесном контакте, но химически и структурно различные. Точно так же могут быть предусмотрены системы газ-жидкость, жидкость-твердое тело, газ-твердое тело и газ-жидкость-твердое вещество, в которых помимо различий в состоянии имеются химические различия. Есть еще одна возможность: водяной лед, например, проходит через серию различных кристаллических структур (15, по последним подсчетам) при значительном повышении давления и понижении температуры. Они химически идентичны и, конечно, в одном и том же состоянии их можно различить только на основании строения. С этой точки зрения лед, жидкая вода и водяной пар различаются только структурой. Мы можем обобщить состояние, химическое и структурное различие каждого типа ограниченной области, назвав ее фазой системы. Все области одного и того же описания принадлежат к одной и той же фазе, независимо от формы, размера, подразделения или разделения.

Мы можем определить фазу как

любая однородная и физически обособленная часть системы, отделенная от других частей системы определенными граничными поверхностями.

, имея в виду, что «физически отличные» означают в силу состояния или другого структурного описания. Заметим также, что существование определенных границ подразумевает, по крайней мере в принципе, что смесь фаз механически разделима, не влияя на существование или стабильность этих фаз (если сохраняются условия окружающей среды). Поэтому рис. 2.1 можно назвать диаграммой фазового равновесия или структурной диаграммой. Определенная граничная поверхность является важным требованием. Напротив, например, градиенты состава в пределах одной фазы вполне разумны. Рассмотрим химический стакан с водой, в который поместили несколько кристаллов хлорида натрия, но без перемешивания. Через некоторое время соль растворится, но концентрация на дне будет очень высокой, а наверху — низкой. Несмотря на изменение показателя преломления, плотности и других свойств сверху вниз, вдоль этих градиентов не существует определенной границы. Если ухитриться расположить слой чистой воды поверх концентрированного солевого раствора, может показаться, что граница имеется, но в действительности она должна иметь значительную толщину, и диффузия при стоянии размоет и в конце концов уничтожит ее. Простое перемешивание немедленно покажет полную смешиваемость двух областей и тем самым продемонстрирует, что кажущаяся граница не была границей фаз. Действительно, такая система не будет находиться в равновесии до тех пор, пока ее хорошо не перемешают.

Именно определение фазы позволяет нам распознать, когда мы имеем дело с составными структурами (6§1.13), следствия которых столь далеко идущие. Именно путем изучения условий, которые контролируют количество фаз, какие фазы присутствуют или реакции между ними, можно понять свойства и обращение со многими материалами.

•2.4 Сульфат кальция – вода

В качестве другого примера можно рассмотреть систему H ₂ O – CaSO

Читать дальше могут только обладатели статуса Gold. Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы продолжить

5 января 2015 г. | Автор: mrzezo в общей стоматологии | Комментариев к записи 8: Состав и фазовые диаграммы

Композиционная фазовая диаграмма и микроскопический механизм релаксорных сегнетоэлектриков Ba1-xCaxZryTi1-yO3

нет.

Ши-Ю Лю* ^a Ян Мэн, 9 лет0158 и Шиян Лю, ^б Де-Джун Ли, ^и Япинг Ли, ^с Инди Лю, ^c Яоген Шен ^д и Санву Ван * ^с

Принадлежности автора

* Соответствующие авторы

^и Колледж физики и материаловедения Тяньцзиньского педагогического университета, Тяньцзинь 300387, Китай
Электронная почта: buaasylu@gmail. com

^б Институт информационной оптики Чжэцзянского педагогического университета, Цзиньхуа, Чжэцзян 321004, Китай

^с Факультет физики и инженерной физики, Университет Талсы, Талса, Оклахома 74104, США
Электронная почта: [email protected]

^д Кафедра машиностроения и биомедицинской инженерии, Городской университет Гонконга, Коулун, САР Гонконг, Китай

Аннотация

rsc.org/schema/rscart38″> С помощью подробных вычислений функционала плотности из первых принципов мы построили трехмерную композиционную фазовую диаграмму Ba _{1− x} Ca _x Zr _y

5 Ti 0 1 90 223 O ₃ (BCZT) с содержанием Ca и Zr в диапазонах 0 ≤ x _Ca ≤ 0,2 и 0 ≤ y _Zr ≤ 1. Наши расчеты показывают, что при увеличении содержания Zr различие в энергии и различие в структурном параметры кубической, тетрагональной, орторомбической и ромбоэдрической фаз BCZT снижаются. В конце концов, все четыре фазы сливаются в многофазную с сосуществующими кубическими структурами (MPCCS) в условиях, богатых Zr, что указывает на то, что BCZT претерпевает фазовый переход от нормального сегнетоэлектрика (NFE) к релаксорному сегнетоэлектрику (RFE), что согласуется с экспериментальными наблюдениями.