《熔化和凝固的》课件

熔化和凝固课程目标理解熔化和凝固的基本概念掌握熔点和沸点的定义及影响因素了解熔化和凝固在不同材料中的应用导言熔化和凝固是物质常见的物理变化，它们在自然界和工业生产中广泛存在，对我们的生活和科学研究都具有重要意义了解熔化和凝固现象有助于我们深入理解物质的结构和性质，并为材料科学、化学工程等领域提供理论基础什么是熔化和凝固熔化凝固当固体物质吸收热量时，其内部粒子获得能量，运动速度加快，当液态物质释放热量时，其内部粒子失去能量，运动速度减慢，克服了粒子之间的相互作用力，导致物质从固态转变为液态粒子之间的相互作用力加强，导致物质从液态转变为固态物质的三态变化固态固态物质具有固定的形状和体积液态液态物质具有固定的体积，但形状可变气态气态物质没有固定的形状和体积熔点和沸点熔点物质从固态转变为液态时的温度沸点物质从液态转变为气态时的温度影响熔点和沸点的因素分子间作用力分子大小和形状压力分子间作用力越强，熔点和沸点越分子越大、形状越复杂，熔点和沸点压力越高，熔点和沸点越高高越高熔化和凝固的实例冰的熔化蜡烛的熔化巧克力的熔化水的凝固当气温升高到以上时，冰蜡烛在加热时会熔化成液体巧克力在高温下会熔化成液体当气温降到以下时，水会0℃0℃会熔化成水凝固成冰水的熔化和凝固水在时会发生熔化，变成液态水在时，水也会发生0℃0℃凝固，变成固态冰水的熔化和凝固是可逆的物理变化，水在熔化时吸收热量，凝固时释放热量钢铁的熔化和凝固钢铁是人类社会发展的重要材料，其熔化和凝固过程也十分重要钢铁的熔点约为，在高温下，钢铁会由固态转变为液态，即熔化1535℃冷却后，液态钢铁会再次转变为固态，即凝固熔化和凝固的工业应用金属加工玻璃制造塑料制品123熔化和凝固在金属加工中至关重玻璃的生产需要将原材料加热到熔塑料的制造也依赖于熔化和凝固过要，例如铸造、焊接和锻造融状态，然后冷却成型程，以生产各种形状的塑料制品金属的熔化和凝固熔化金属从固态转变为液态的过程，需要吸收热量凝固金属从液态转变为固态的过程，需要释放热量应用金属的熔化和凝固在冶金、铸造、焊接等领域有着广泛的应用陶瓷的熔化和凝固高熔点熔化过程12陶瓷通常具有很高的熔点，需陶瓷在熔化过程中会发生复杂要高温才能熔化的相变，形成熔融状态凝固过程3陶瓷冷却凝固时，会形成特定的晶体结构，影响其性能塑料的熔化和凝固热塑性塑料热固性塑料热塑性塑料在加热时会变软并熔热固性塑料在加热时会固化，不化，冷却后会固化，可以反复熔能再次熔化，比如环氧树脂和酚化和固化醛树脂熔点塑料的熔点取决于其化学成分和分子结构，不同塑料的熔点也不同熔化和凝固的相变过程固体1物质以固体状态存在，分子紧密排列，振动幅度小熔化2固体吸收热量，分子运动加剧，克服相互作用力，物质转变为液体液体3分子排列较松散，运动更加自由，能够流动凝固4液体放出热量，分子运动减弱，相互作用力增强，物质转变为固体相变过程的能量变化相变过程伴随着能量的变化，熔化需要吸收能量，凝固释放能量相变曲线的绘制温度变化1绘制温度随时间变化的曲线加热或冷却2控制加热或冷却速率保持一致相变点3观察曲线上的平台段，代表相变发生影响相变的因素压力温度杂质高压可以提高熔点，降低沸点温度是决定相变的主要因素杂质的存在可以影响熔点和沸点相变的热力学原理吉布斯自由能热力学平衡熵相变发生时的关键因素是吉布斯自由能相变发生在系统达到热力学平衡状态，相变通常伴随着熵的变化，即系统混乱的变化，它是衡量系统稳定性的指标即吉布斯自由能达到最小值时度的变化相图的应用材料科学冶金工程预测不同温度和压强下材料的相控制金属的熔化和凝固过程，优态，指导材料的合成和加工化金属的性能和质量化学工程设计和优化化学反应过程，控制反应物的相态和产物的分离液体的凝固分子排列1从无序到有序能量降低2释放热量状态改变3液体变固体固体的熔化分子运动1温度升高，分子运动加剧克服力2分子克服相互作用力状态改变3固体转变为液体液体和气体的相变蒸发液体分子从液体表面逸出进入气相的过程，例如水从水盆中蒸发沸腾液体在沸点温度下，在液体内部和表面同时发生剧烈的汽化现象，例如水沸腾凝结气体分子从气相中回到液体状态的过程，例如水蒸气凝结成水滴气体的凝固气体1气体分子运动速度快降温2分子运动速度减慢凝固3分子排列整齐，形成固体相变的动力学机制成核生长相变从形成新的相的微小核开始这些核长大，导致旧相的消失影响相变动力学的因素晶体结构温度和压力表面张力晶体结构影响相变过程的速率和方式例温度和压力对相变动力学有重大影响，它表面张力影响液体的蒸发速度和凝固速如，具有复杂晶体结构的物质往往比简单们决定了相变发生的速度和程度率，影响相变的速率晶体结构的物质更容易发生相变相变对材料性能的影响强度和硬度延展性和韧性12相变会改变材料的微观结构，相变可以提高或降低材料的延影响材料的强度和硬度展性和韧性，取决于相变的类型和材料的组成电气和热性能3相变可以影响材料的电导率、热导率和磁性等性能相变和相图在实际应用中的作用金属冶炼和加工陶瓷材料制备塑料制品生产本课程总结与思考回顾与反思实践与应用持续探索回顾本课程内容，从熔化和凝固现象的将所学知识应用于实际生活中，例如观科学是一个不断探索的过程，相变领域本质、影响因素、应用到相变过程和相察水结冰和冰融化的过程，了解金属冶还有许多未知领域等待我们去探索和研图的应用，我们对物质变化有了更深入炼和塑料加工等工艺究的理解。