Topire

Плавле́ние — это процесс перехода тела из кристаллического твёрдого состояния в жидкое, то есть переход вещества из одного агрегатного состояния в другое. Плавление происходит с поглощением теплоты плавления и является фазовым переходом первого рода, которое сопровождается скачкообразным изменением теплоёмкости в конкретной для каждого вещества температурной точке превращения — температура плавления.

Способность плавиться относится к физическим свойствам вещества[1]

При нормальном давлении, наибольшей температурой плавления среди металлов обладает вольфрам (3422 °C), среди простых веществ — углерод (по разным данным 3500 — 4500 °C[2]) а среди произвольных веществ — карбид тантала-гафния Ta4HfC5 (3942 °C). Можно считать, что самой низкой температурой плавления обладает гелий: при нормальном давлении он остаётся жидким при сколь угодно низких температурах.

Многие вещества при нормальном давлении не имеют жидкой фазы. При нагревании они путём сублимации сразу переходят в газообразное состояние.

Topirea amestecurilor si solutiilor solide

Aliajele , de regulă, nu au un punct de topire specific; procesul de topire a acestora are loc într-un interval finit de temperatură. Pe diagramele de stare „temperatura – concentrație relativă” există o regiune finită de coexistență a stărilor lichide și solide, limitată de curbele lichidus și solidus . O situație similară se întâmplă și în cazul multor soluții solide .

De asemenea, corpurile amorfe nu au un punct de topire fix ; trec treptat în stare lichidă, înmuiindu-se odată cu creșterea temperaturii.

Din punct de vedere tehnic, topirea unei substanțe se realizează prin furnizarea de energie termică în afara probei (încălzire externă, de exemplu, într-un cuptor termic) sau direct în întregul său volum (încălzire internă, de exemplu, încălzire rezistivă prin trecerea curentului prin eșantion). sau încălzirea prin inducție într-un câmp electromagnetic de înaltă frecvență). Metoda de topire nu afectează principalele caracteristici ale procesului - temperatura și căldura latentă de topire, dar determină modelul extern de topire, de exemplu, apariția unui strat cvasi-lichid pe suprafața probei în timpul încălzirii externe. .

Se crede că topirea este caracterizată prin pierderea ordinii interatomice orientative pe distanță lungă în cristal cu trecerea la tulburarea „asemănătoare lichidului” sau „etanș la gaz”.

Să explicăm mai întâi de ce, la o anumită temperatură, corpul preferă să rupă unele dintre legăturile interatomice și dintr-o stare ordonată (cristal) să treacă într-o stare dezordonată ( lichid ).

Как известно из термодинамики, при фиксированной температуре тело стремится минимизировать свободную энергию . При низких температурах второе слагаемое (произведение температуры и энтропии) несущественно, и в результате всё сводится к минимизации обычной энергии . Состояние с минимальной энергией — это кристаллическое твёрдое тело. При повышении температуры, второе слагаемое становится всё важнее, и при некоторой температуре оказывается выгоднее разорвать некоторые связи. При этом обычная энергия слегка повысится, но при этом сильно возрастет и энтропия, что в результате приведёт к понижению свободной энергии.

Изначально, в умозрительном, то есть не количественном, представлении считалось, что в динамике плавление происходит следующим образом. При повышении температуры тела увеличивается амплитуда тепловых колебаний его молекул, и время от времени возникают структурные дефекты решётки в виде перескоков атомов, роста дислокаций и других нарушений кристаллической решетки[4]. Каждый такой дефект, возникновение и перемещение дислокаций требуют определённого количества энергии, поскольку сопровождается разрывом некоторых межатомных связей. Стадия рождения и накопления дефектов называется стадией предплавления. Кроме того, на этой стадии, как правило, при внешнем нагреве возникает квази-жидкий слой на поверхности тела. Считается, что при некоторой температуре концентрация дефектов становится столь большой, что приводит к потере ориентационного порядка в образце, то есть плавлению.

При этом энергия аояckов оказывается сещественоо ниже потенциальии крисааличе îndemn

Р ростом темератprezeры количество ао dejaов властерах уеншшается за ч чет уеличения разорванных с с сзей. При температprezeре кипения вещество переходит воноатомное (моно/молекулярное) газообазссое (парообраззооо состоiser (

В двумерных или квази-двумерных системах кристалл является гораздо более шатким объектом, чем в трёхмерном случае, а именно у двумерного кристалла нет дальнего позиционного порядка. Для сравнения, в одномерном случае кристалл при конечной температуре вообще не может быть стабильным.

Как выяснилось, это приводит к тому, что плавление двумерного кристалла происходит в два этапа. Вначале кристалл переходит в так называемую гексатическую фазу, в которой теряется ближний позиционный порядок, но сохраняется ориентационный, а затем происходит потеря и ориентационного порядка и тело становится жидким.

Since the photons of the laser pulse are absorbed by the electrons of the solid, this leads to a short-lived two-temperature state in which the electronic subsystem of the material can have ultrahigh temperatures, while the atomic subsystem has not yet had time to a se încălzi.

Note

  1. ↑ S. T. Jukov Chimie clasa 8-9, Capitolul 1. Idei și concepte de bază ale chimiei . Data accesului: 18 ianuarie 2010. Arhivat din original la 9 mai 2007.
  2. В. — С.
  3. ↑ Andreev V.D. Probleme alese de fizică teoretică. . - Kiev: Avanpost-Prim,. — 2012.
  4. ↑ Meyer K. Cristalografie fizică și chimică, M., „Metalografie”, 1972
  5. ↑ Lindemann F. A. // Phys.Z., 1910, v.11, p.609
  6. Fiz. .
  7. Rev. .
  8. ↑ Hoover WG, Gray SG, Johnson KW Thermodynamic Properties of the Fluid and Solid Phases for Inverse Power Potentials // J. Chem. Fiz. .
  9. ↑ Pini D. Excitații elementare în solide. M., Mir, 1965.
  10. Д. — С.
  11. Д. — С.
  12. ↑ Medvedev, Nikita; Li, Zheng; Ziaja, Beata (2015). „Topirea termică și netermică a siliciului sub iradiere cu raze X de femtosecunde”. Analiza fizică B. 91 : 054113. DOI : 10.1103/PhysRevB.91.054113 .

Link -uri