文档介绍:热学期末论文
论文题目:相变以及相变材料的应用
关键词:相变、相、相变材料
摘要:相变就是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。
相变材料是指随温度变化而改变形态并能提供潜热的物质。相变材料由固态变为液态或由液态变为固态的过程称为相变过程,这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。相变材料实际上可作为能量存储器。
相变以及相变材料的应用
相变就是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。
任何气体或气体混合物只有一个相,即气相。液体通常只有一个相即液相,但正常液氦与超流动性液氦分属两种液相。对于固体,不同点阵结构的物理性质不同,分属不同的相,故同一固体可以有多种不同的相。例如,固态硫有单斜晶硫和正交晶硫两相;碳有金刚石和石墨两相;a铁、β铁、γ铁和δ铁是铁的4个固相;冰有7个固相。由单一物质构成的多相系统称为单元复相系,如冰水混合物和由不同固相构成的铁等。由多种不同物质构成的系统称为多元系,如水和酒精的混合物是二元系,空气是多元系。多元 系可以是单相的,也可以是多相的。 相变是物质系统不同相之间的相互转变。流动性液氦之间的转变等。
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。
固、液、气三相之间转变时,常伴有吸热或放热以及体积突变。单位质量物质在等温等压条件下,从一相转变为另一相时吸收或放出的热量称为相变潜热。通常把伴有相变潜热和体积突变的相变称为第一类(或一级)相变。不伴有相变潜热和体积突变只是热容量、热膨胀系数和等温压缩系数等的物理量发生变化的相变称为第二类(或二级)相变。
例如,在1个大气压0℃的情况下,1千克质量的冰转变成同温度的水,,与此同时体积亦收缩。所以,冰与水之间的转换属一级相变。而正常液态氦(氦Ⅰ)与超流氦(氦Ⅱ)之间的转变,正常导体与超导体之间的转变,顺磁体与铁磁体之间的转变,合金的有序态与无序态之间的转变等都是典型的二级相变的例子。
相变材料是指随温度变化而改变形态并能提供潜热的物质。相变材料由固态变为液态或由液态变为固态的过程称为相变过程,这时相变材料将吸收或释放大量的潜热。相变材料实际上可作为能量存储器。这种特性在节能,温度控制等领域有着极大的意义。因此,相变材料及其应用成为广泛的研究课题。相变材料具有在一定温度X围内改变其物理状态的能力。以固-液相变为例,在加热到熔化温度时,就产生从固态到液态的相变,熔化的过程中,相变材料吸收并储存大量的潜热;当相变材料冷却时,储存的热量在一定的温度X围内要散发到环境中去,进行从液态到固态的逆相变。在这两种相变过程中,所储存或释放的能量称为相变潜热。物理状态发生变化时,材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变,形成一个宽的温度平台,虽然温度不变,但吸收或释放的潜热却相当大。
相变材料可分为有机和无机相变材料,亦可分为