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11.10: 相变:融化和冻结
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Phase Transitions: Melting and Freezing
 
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11.10: 相变:融化和冻结

加热晶体固体会增加原子,分子或离子的平均能量,而该固体会变得更热。 在某种程度上,增加的能量会变得足够大,从而部分克服将固体分子或离子固定在其固定位置的力,而固体开始过渡到液体状态或熔化的过程。 此时,尽管持续加热,但固体温度停止上升,并且在所有固体熔化之前保持恒定。 只有在所有固体熔化后,才能继续加热以提高液体温度。

如果在熔化过程中停止加热,并且固体液体混合物放置在完全绝缘的容器中,因此热量不会进入或排出,则固体和液体相将保持平衡。 这几乎是在一个非常好的热水壶中混合了冰和水的情况;几乎没有热量流入或流出,固体冰和液体水的混合物将保留数小时。 在平衡的固体和液体混合物中,热熔和冷冻的对等过程以相等的速率发生,因此固体和液体的数量保持不变。 某一物质的固体和液体相处于平衡状态的温度被称为固体的熔点或液体的冰点。

一个或另一个术语的使用通常取决于所考虑的相变的方向,例如固体到液体 (熔化) 或液体到固体 (冻结)。 熔融的焓和晶体固体的熔点取决于晶体中存在的单位之间有吸引力的力的强度。 具有弱吸引力的力分子形成熔点低的晶体。 由粒子组成的晶体,具有更强的吸引力力,可在较高温度下熔化。

将一摩尔物质从固体状态更改为液体状态所需的热量是熔融的焓,即 ΔHfus μ m 的物质。 在 0 °C 时,冰的热熔合焓为 6.0 kJ/mol 熔融 (熔化) 是内温的。

Eq1

对等过程,即冻结,是一个放热过程,其焓变化在 0 °C 时为 −6.0 kJ/mol :

Eq1

本文改编自 Openstax, 化学 2e, 第10.3节:相变

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