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为什么相变需要消耗很多的能量

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发表于 2024-7-11 11:05:54 | 显示全部楼层 |阅读模式




热处理的主要目的包括改变金属的微观结构,这就是相变了。相变过程伴随着体系自由能的改变,而能量的消耗与体系自由能的减少有关。当金属从一种相转变为另一种相时,即使温度保持恒定,也会有能量的吸收或释放。这种能量称为相变潜热。
相变涉及原子的重新排列,从一种晶格结构转变到另一种晶格结构。这个过程需要克服原子间的相互作用力,例如共价键、金属键、范德华力等,从而需要消耗能量。
新相的形成会产生新旧相之间的界面,界面能是维持相界面所需的额外能量。随着新相的生长,界面能会增加,直到新相的自由能低于旧相,这时相变才会自发进行。
相变开始时,新相的形核需要克服一定的能量壁垒,这个过程称为形核功。一旦形核成功,新相就会开始长大,长大过程中也涉及能量的消耗。
在某些相变中,如扩散控制的相变,原子需要从一处移动到另一处,以形成新相。原子的扩散需要克服激活能,这又是一部分能量消耗。
不同相的体积不同,相变时体积的变化会导致体系的压力变化,从而需要做功,消耗或释放能量。
在某些相变中,新相与母相之间存在晶格失配,导致弹性应变,这种应变也会储存能量。
总之,相变之所以消耗大量能量,是因为整个过程中涉及到原子级别的重组,需要克服各种能量壁垒,包括原子间的作用力、界面能、形核功、扩散激活能等。

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论坛元老

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发表于 2024-7-11 12:45:42 | 显示全部楼层
通俗说,是不是在对抗核能了?
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