熔化
編輯熔化或融合是導致物質從固體相變為液體的物理過程。 當固體的內能增加時會發生這種情況,通常是通過施加熱量或壓力,這會將物質的溫度增加到熔點。 在熔點處,固體中離子或分子的有序性分解為不太有序的狀態,固體熔化成為液體。
當溫度升高時,處于熔融狀態的物質通常具有降低的粘度。 該原理的一個例外是元素硫,由于聚合作用,其粘度在 160 °C 至 180 °C 范圍內增加。
一些有機化合物通過中間相熔化,中間相是固體和液體之間的偏序狀態。
一階相變
編輯從熱力學的角度來看,在熔點處物質的吉布斯自由能變化ΔG為零,但焓(H)和熵(S)有非零變化,分別稱為焓 聚變(或聚變潛熱)和聚變熵。 熔化因此被歸類為一階相變。 當液體的吉布斯自由能低于該材料的固體時,就會發生熔化。 發生這種情況的溫度取決于環境壓力。
低溫氦是一般規則的xxx已知例外。 氦 3 在低于 0.3 K 的溫度下具有負熔化焓。氦 4 在低于 0.8 K 的溫度下也具有非常輕微的負熔化焓。這意味著,在適當的恒定壓力下,必須從這些物質中去除熱量,以便 融化它們。
標準
編輯在熔化的理論標準中,Lindemann 和 Born 標準是最常用作熔化條件分析基礎的標準。
林德曼準則指出,熔化的發生是由于振動不穩定性,例如 晶體熔化; 當原子熱振動的平均振幅與原子間距離相比相對較高時,例如 <δu2>1/2> δLRs,其中 δu 是原子位移,林德曼參數 δL ≈ 0.20...0.25,Rs 是原子間距的二分之一。 Lindemann 熔化準則得到結晶材料和非晶材料中玻璃-液體轉變的實驗數據的支持。
玻恩準則基于由消失的彈性剪切模量引起的剛性突變,即當晶體不再具有足夠的剛性來機械承受載荷時,它會變成液體。
過冷
編輯在一組標準條件下,物質的熔點是一種特性。 熔點通常等于凝固點。 然而,在精心創造的條件下,可能會發生超過熔點或冰點的過冷或過熱。 非常干凈的玻璃表面上的水通常會過冷到冰點以下幾度而不結冰。 純水的精細乳液已冷卻至 ?38 °C,沒有成核形成冰。 由于材料特性的波動而發生成核。 如果材料保持靜止,通常沒有任何東西(例如物理振動)觸發這種變化,并且可能會發生過冷(或過熱)。 在熱力學上,過冷液體相對于晶相處于亞穩態,很可能突然結晶。
眼鏡
編輯玻璃是無定形固體,通常是在熔融材料快速冷卻至低于其玻璃化轉變溫度時制造的,沒有足夠的時間形成規則的晶格。 固體的特點是分子之間的連接度很高,而流體的結構塊連接度較低。 固體材料的熔化也可以被認為是通過顆粒之間斷開的連接進行的滲濾,例如 連接債券。 在這種方法中,當斷裂的鍵形成滲流簇時,會發生非晶態材料的熔化,其 Tg 取決于鍵的準平衡熱力學參數,例如 關于在給定條件下給定系統中鍵形成的焓 (Hd) 和熵 (Sd):
盡管 Hd 和 Sd 不是真正的平衡熱力學參數并且可能取決于熔體的冷卻速率,但它們可以從可用的非晶材料粘度實驗數據中找到。
即使低于其熔點,也可以在晶體表面觀察到準液態薄膜。 薄膜的厚度取決于溫度。 這種效應對所有結晶材料都很常見。 預熔顯示其效果,例如 凍脹、雪花的生長,并且考慮到晶界界面。
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