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不銹鋼液態(tài)向固態(tài)的轉(zhuǎn)化

為什么在一定的溫度條件下(低子平衡結(jié)晶溫度),就會(huì)發(fā)生液態(tài)向固態(tài)的轉(zhuǎn)化呢?(或與此相反,為什么在溫度高于平衡結(jié)晶溫度時(shí)會(huì)發(fā)生固體熔化的現(xiàn)象?)這個(gè)問(wèn)題,也就是討論一個(gè)變化過(guò)程(包括結(jié)晶過(guò)程)在什么條件下可以自發(fā)進(jìn)行的問(wèn)題。所謂自發(fā)過(guò)程就是不需要外界對(duì)其做功就可自己進(jìn)行的過(guò)程,而且在進(jìn)行過(guò)程中可能還對(duì)外界做功,例如,熱量從高溫物體傳至低溫物體,重物自高處落向低處。而非自發(fā)過(guò)程則只有在外界對(duì)其做功的條件下才能實(shí)現(xiàn),例如,把重物自低處移至高處,把熱量從低溫物體傳送至高溫物體(冷凍機(jī)就是完成這一工作的),都需要外界對(duì)其做功才能實(shí)現(xiàn),但是,對(duì)于象液態(tài)不銹鋼結(jié)晶這樣的過(guò)程,它涉及到大量微觀質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化,對(duì)這種變化過(guò)程應(yīng)該朝著哪一個(gè)方向進(jìn)行是不能象前面的舉例那樣簡(jiǎn)單地看出來(lái)的。根據(jù)熱力學(xué)(熱力學(xué)專(zhuān)門(mén)研究各種變化過(guò)程在什么條件下有可熊自發(fā)進(jìn)行)第二定律可以證明,對(duì)于在經(jīng)協(xié)鋼管等溫、等容(體積不變)條件下進(jìn)行的變化過(guò)程,當(dāng)被研究的物質(zhì)從一種狀態(tài)變到另一種狀態(tài)時(shí),變化是否能夠自發(fā)進(jìn)行可以用自由能(符號(hào)F)這個(gè)函數(shù)(F是物質(zhì)狀態(tài)的函數(shù),即是溫度、壓力、容積、能量……等狀態(tài)參數(shù)的函數(shù))的變化來(lái)判斷.關(guān)于自由能昀數(shù)學(xué)表示方式就不在這里討論了.從其物理意義來(lái)說(shuō),溫州市經(jīng)協(xié)鋼管制造有限公司在等溫、等容過(guò)程中物質(zhì)的自由能的變化反映了在該變化過(guò)程中有可能用來(lái)對(duì)外界做功的那一部分能量,自由能的減少量等于在變化過(guò)程中所研究的物質(zhì)可能對(duì)外界做功的能量.因此,如果變化的結(jié)果是使所研究的物質(zhì)的自由能減少(AF<o),則說(shuō)明變化過(guò)程中不需要外界對(duì)其做功,而且可能對(duì)外界做功.這就表明,變化是一個(gè)自發(fā)過(guò)程.相反地,如果變化的結(jié)果使自由能增加(4F>O),則過(guò)程是不能自發(fā)進(jìn)行的,

不銹鋼結(jié)晶的過(guò)程,是一個(gè)等溫、等容的過(guò)程(液態(tài)與固態(tài)的體積差別極小,可以認(rèn)為是等容的).因此,結(jié)晶過(guò)程只有在這樣的溫度條件下才能進(jìn)行:在該溫度下固態(tài)不銹鋼的自由能必須小于液態(tài)不銹鋼的自由能.液態(tài)不銹鋼與固態(tài)不銹鋼的自由能一溫度關(guān)系.(這兩條曲線的基本形態(tài),如具有負(fù)斜率、液態(tài)不銹鋼的曲線的斜度較陡等等都可以從自由能的數(shù)學(xué)表示方式推導(dǎo)出來(lái).)可以看出,由于固態(tài)與液態(tài)的自由能一溫度曲線的斜率不同,這兩條曲線必定會(huì)在某一溫度下相交.在To處固一液兩相的自由能相等,To就是平衡結(jié)晶溫度.溫度低于To時(shí),即有一定的過(guò)冷度,固態(tài)的自由能低于液態(tài),速時(shí)結(jié)晶過(guò)程可以自發(fā)進(jìn)行。相反地,當(dāng)溫度高于To時(shí),即有一定的過(guò)熱度,液態(tài)的自由能低于固態(tài),這時(shí)熔化過(guò)程可以自發(fā)進(jìn)行。http://wdtu.cn/

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