01 基本概念解释

相变是指物质在外部参数(如:温度、压力、磁场等等)连续变化之下,从一种相(态)忽然变成另一种相,最常见的是冰变成水和水变成蒸气。然而,除了物体的三相变化(固态、液态、气态)自然界还存在许许多多的相变现象,例如日常生活中另一种较常见的相变是加热一块磁铁,磁铁的铁磁性忽然消失。

化学变化是相互接触的分子间发生原子或电子的转换或转移,生成新的分子并伴有能量的变化的过程;化学变化实质是旧键的断裂和新键的生成。化学变化过程中常常伴随着物理变化。在化学变化过程中通常有发光、放热、也有吸热现象等。按照原子碰撞理论,分子间发生化学变化是通过碰撞完成的,要完成碰撞发生反应的分子需满足两个条件(1)具有足够的能量和(2)正确的取向。因为反应需克服一定的分子能垒,所以须具有较高的能量来克服分子能垒。两个相碰撞的分子须有正确的取向才能发生旧键断裂。

相变是一个物理过程,而化学变化常常伴随物理变化。


02 相变详细解释

相变即物质从一种相转变为另一种相的过程。

物质系统中物理、化学性质完全相同,与其他部分具有明显分界面的均匀部分称为相。与固、液、气三态对应,物质有固相、液相、气相。

相变是有序和无序两种倾向相互竞争的结果。相互作用是有序的起因,热运动是无序的来源。在缓慢降温的过程中,每当温度降低到一定程度,以致热运动不再能破坏某种特定相互作用造成的有序时,就可能出现新相。

不同相之间的相互转变,称为“相变”或称“物态变化”。自然界中存在的各种各样的物质,绝大多数都是以固、液、气三种聚集态存在着。为了描述物质的不同聚集态,而用“相”来表示物质的固、液、气三种形态的“相貌”。

从广义上来说,所谓相,指的是物质系统中具有相同物理性质的均匀物质部分,它和其他部分之间用一定的分界面隔离开来。例如,在由水和冰组成的系统中,冰是一个相,水是另一个相。α铁、β铁、γ铁和δ铁是铁晶体的四个相。不同相之间相互转变一般包括两类,即一级相变和二级相变。

相变总是在一定的压强和一定的温度下发生的。相变是很普遍的物理过程,它广泛涉及到生产及科技工作。在物质形态的互相转换过程中必然要有热量的吸入或放出。

物质三种状态的主要区别在于它们分子间的距离,分子间相互作用力的大小,和热运动的方式不同。因此在适当的条件下,物体能从一种状态转变为另一种状态。其转换过程是从量变到质变。例如,物质从固态转变为液态的过程中,固态物质不断吸收热量,温度逐渐升高,这是量变的过程;当温度升高到一定程度,即达到熔点时,再继续供给热量,固态就开始向液态转变,这时就发生了质的变化。虽然继续供热,但温度并不升高,而是固液并存,直至完全熔解。

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