Плавление

Плавление, процесс перехода из твердого (кристаллического) состояния в жидкое. П. происходит при строго определенной ί° (точка плавления, обозначаемая °_пл.в °С, или Т₈ в градусах абс. шкалы), характерной для данного вещества и зависящей, как показывает правило фаз (смотрите), от внешнего давления р. При числе компонентов JV=1, число фаз Р=2 и число степеней свободы: f—N+Z —Р=1, что соответствует одному независимому параметру t или р, так что Г.-/СР). (1)

Вид зависимости (1) определяется ур-ием Клапейрона-Клаузиуса, к-рое для случая плавления представится в виде

S^s=g(M). (2)

Действительно, изменение энтропии S при изотермоизобарич. процессе П. будет (при расплавлении 1 г или 1 з-мол.):

S₂-£*=§, (3)

а изменение свободной энергии F

F₂-F₁=-p_s(v_i~v₁). (4)

В ур-иях (2) и (3) Q_s—скрытая теплота П., поглощаемая при Π. 1 г (удельная теплота П)) или 1 г-мол. (молярная теплота П.), а v₂ и —удельные или молярные объёмы жидкой (2) или твердой (1) фазы. Диферен-цированием ур-ия (4) по Т легко получить уравнение Клапейрона-Клаузиуса; оно дает зависимость Т₈ от внешнего давления: из (2) видно, что для веществ, увеличивающих свой объём при П. (г?₂>^i), обычно имеем

> 0, то есть <°_ил- повышается с возрастанием р; так например, для олова при Δρ=1 000 atm, ΔΤ₈=+3,34° (вычисленное), на опыте же получается ДТ₈= +3,28°. Для тех же веществ (висмут, вода), объём которых при

П. уменьшается (v₂ < ν₂), ^dJ_p^s < 0; из экспериментальных данных Бриджмена следует, что для воды -^=—0,00744 град/atm, тогда как по (2) вычисляется—0,00753. Для простых веществ имеет место приближенное правило Ричардса Вальдена

I®=Const, (5)

аналогичное правилу Трутона при испарении (здесь Q_s—молярное тепло П.). Во всяком случае, Q_s возрастает с Т₈ (смотрите табл.).

В таблице приведены для нек-рых веществ величины, характеризующие процесс П.,— Т₈ и Q_s. При нагревании твердого тела его темп-pa повышается до Т₈ (кривая 1 на фигуре), после чего она остается постоянной, пока все твердое тело не перейдет в жидкость (фигура, аЬ). Подобный же ход с резкой горизонтальной стуй а_г, Ь_и отвечающей плавлению, имеет кривая (2 на фигуре) обратного процесса затвердевания, с той лишь разницей, что при П. невозможно перегревание кристаллов (выше Т₈ кристаллич. решетка не может существовать), при затвердевании же возможно переохлаждение (смотрите пунктир «*!<:,d на фигуре) жидкости, прекращаемое внесением затравки (кристаллика) в момент А (смотрите Кристаллизация). На измерении диаграмм плавкости химич. соединений в чистом виде (фигура) и сплавов основан один из важнейших методов физико-химич. анализа сплавов—их термич. анализ (смотрите Сплавы, Металлография). Точку П. можно рассматривать как ту ί°, при которой квази-упругие силы, связывающие ионы (или молекулы) твердого тела с их центрами равновесия в кристаллич. решетке, обращаются в 0. Исходя из этих представлений (В. В. Тарасов), можно вывести теоретически эм-пирич. правило Пикте, связывающее абсолютную темп-ру П.=Τ’, с термич. коэф-том линейного расширения а твердого тела; аТ₈= Const для кристаллич. решеток одинакового типа. Так, для галоидных солей щелочных металлов (кубические гетеропо-лярные решетки):

аТ₈=0,037.

Лит.: Хвольсон О., Курс физики,^гт. 3, Берлин, 1923; Тарасов В. В., Молекулярные силы и агрегатные состояния на основе электрических представлений, в сборнике «Молекулярные силы и их электрич. природа», М.—Л., 1929; Jellinek К., Lehrbuch d. phys. Chemie, 2 Aufl., В. 2, p. 200, 515, Stg., 1928; T a m m a η n G., Kristallisieren u. Sebmel-zen, Lpz., 1903; Henning F., Temperaturmessung, Handb. d. Phys., hrsg. v. H. Geiger u. K. Scheel, B. 9, p. 521, Berlin, 1926; Mfiller C.,Erzeu-gung hoher Temperaturen, ibid., B.ll, B.,1926; BridgmanR.W., «Proc. of the Amer.Acad.of Arts a. Sciences», Boston, 1911, V. 46, p. 347; 1912, V. 47, p. 441; 1913, V. 48, p. 309; 1914, v. 49, p. 627; «Phys. Review», N. Y., 1914, ser. 2, v. 3, p. 126, 1915, ser. 2, v. 6, p. 7. П. Ребиндер.