相變潛熱

相變潛熱

相變潛熱簡稱潛熱,指單位質量的物質在等溫等壓情況下,從一個相變化到另一個相吸收或放出的熱量。這是物體在固、液、氣三相之間以及不同的固相之間相互轉變時具有的特點之一。固、液之間的潛熱稱為熔解熱(或凝固熱),液、氣之間的稱為汽化熱(或凝結熱),而固、氣之間的稱為升華熱(或凝華熱)。

定義

在固定的壓強和溫度下每摩爾物質發生某種一級相變時所放出或吸收的熱量 。系統內1 mol物質在恆溫(T),恆壓(P)下,由母相(α)轉變為新相(β)時所吸收或放出的熱量,單位為J/mol。

計算公式

由相平衡條件,即兩相化學勢相等:

μ(T,P)=μ(T,P)

可得到相變潛熱:

L=T(s—s)=h—h=△h

式中小寫的s和h分別表示摩爾熵和摩爾熱焓 。

相變的定義

相的數目或相的性質的變化。一個由大量原子或分子組成的系統,在一定的外部約束條件的作用下,當達到平衡時,系統內會劃分為一個或多個相互區別的均勻區域。凡是那些具有等同的規定其性質的強度參數(密度,化學位、成分、磁有序度等)的均勻區域便構成一個相。兩個相可以是兩個不同的聚集狀態(如汽、液、固態等),也可以是在相同聚集態下的不同晶體結構(如αSiO、βSiO等)或具有不同的有序參數的狀態(如鐵磁態、順磁態等)。當外界施加的約束條件(如溫度、壓強、磁場強度等)改變時,會引起系統中相的數目或相的性質發生變化,這就是相變,如αFe—>γFe 液態—固態。相變是巨觀態的變化,自由能減少是變化方向的判據。材料科學技術工作者較多重視由原子在空間排列所規定的晶體結構的變化,化學成分和長程有序度等的變化,而物理學工作者則較多關心超流、超導、磁有序等涉及能級有序的相變 。

相變的類型

相變的類型很多,根據相變的某種屬性的特徵可作粗線條的分類:根據熱力學函式可分為一級相變、二級相變;根據對抗漲落的穩定性分為連續相變、非連續相變;根據新相生長時的控制環節,可分為擴散控制的相變和界面控制的相變;根據新相生成時原子遷移的特點,分為有擴散相變(散漫移動式相變)、無擴散相變(行列移動式相變)等。還有,由傳質控制的相變,或由傳熱控制的相變(凝固)等。當然,有些相變不是這樣截然劃分所能概括的。礦物學家和陶瓷材料科學家在傳統上將相變分為重構型相變和位移型相變,前者指相變時將原有的化學鍵拆開重新結合成新鍵而構成新晶體,後者則指相變時僅涉及結合鍵的長度和夾角大小的改變 。

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