熔化曲线是描述物质在升温过程中固体转化为液体时温度与时间的关系曲线。凝固曲线则是描述物质在降温过程中液体转化为固体时温度与时间的关系曲线。
这两条曲线的物理意义在于揭示了物质的相变过程。相变是物质从一种物态转化为另一种物态的过程,而熔化和凝固是其中一种相变过程。在熔化过程中,当固体受到热量作用,温度逐渐升高,达到熔点时,固体开始逐渐转化为液体,与此同时,温度保持恒定,直到全部固体转化为液体后,温度才继续上升。这一过程可以通过熔化曲线来描述。
相反,在凝固过程中,当液体受到冷却作用,温度逐渐降低,达到凝固点时,液体开始逐渐转化为固体,与此同时,温度保持恒定,直到全部液体转化为固体后,温度才继续下降。这一过程可以通过凝固曲线来描述。
熔化和凝固曲线可以帮助我们了解物质的熔点和凝固点,从而确定物质在不同温度下的物态。同时,曲线上的斜率也提供了关于物质传热速率和传热方式的信息,对于工程设计和材料研究有重要的应用价值。
物态变化 物质由一种状态变为另一种状态的过程称为物态变化(change of state)
首先是物质的固态和液态,这两者之间的关系,物质从固态转换为液态时,这种现象叫熔化,熔化要吸热,比如冰吸热熔化成水,反之,物质从液态转换为固态时,这种现象叫凝固,凝固要放热,比如水放热凝固成冰。在这些从固态转换为液态的固体又分为晶体和非晶体,晶体有熔点,就是温度达到熔点时就会熔化,熔化时温度不会高于熔点,完全融化后温度才会上升。非晶体没有固定的熔点,所以熔化过程中的温度不定。
然后是物质气态与液态的变化关系,物质从液态转换为气态,这种现象叫汽化,汽化又有蒸发和沸腾两种方式,蒸发发生在液体表面,可以在任何温度进行,是缓慢的。沸腾发生在液体表面及内部,必须达到沸点,是剧烈的。汽化要吸热,液体有沸点,当温度达到沸点时,温度就不会再升高,但是仍然在吸热;物质从气态转换为液态时,这个现象叫液化,液化要放热。例如水蒸气液化为水,水蒸发为水蒸气。
最后是我们不常见的物质固态和气态的关系,物质从固态直接转换为气态,这种现象叫做升华,然后是物质直接从气态转换为固态,这叫凝华,升华吸热,凝华放热。
在发生物态变化之时,物体需要吸热或放热。当物体由高密度向低密度转化时,就是吸热;由低密度向高密度转化时,则是放热。而吸热或放热的条件是热传递,所以物体不与周围环境存在温度差,就不会产生物态变化。例如0摄氏度的冰放在0度的空气中不会熔化。
这就是物态变化三者之间的关系,他们转换的依据主要是温度。
物质从固态变为液态,从液态变为气态以及从固态直接变为气态的过程,需要从外界吸收热量;而物质从气态变为液态,从液态变为固态以及从气态直接变为固态的过程中,向外界放出热量。