Плаўленне

У сплаваў, як правіла, няма пэўнай тэмпературы плаўлення; працэс іх плаўлення адбываецца ў канчатковым дыяпазоне тэмператур. На дыяграмах стану «тэмпература - адносная канцэнтрацыя» маецца канчатковая вобласць суіснавання вадкага і цвёрдага стану, абмежаваная крывымі ліквідуса і солідуса. Аналагічная сітуацыя мае месца і ў выпадку многіх цвёрдых раствораў.

Фіксаванай тэмпературы плаўлення няма таксама ў аморфных цел; яны пераходзяць у вадкі стан паступова, размягчаюцца пры павышэнні тэмпературы.

Тэхнічна плаўленне рэчывы ажыццяўляецца з дапамогай падводу цеплавой энергіі звонку ўзору (вонкавы нагрэў, напрыклад, у тэрмічнай печы) або непасрэдна ва ўсім яго аб'ёме (ўнутраны нагрэў, напрыклад, рэзістыўны нагрэў пры прапусканні току праз ўзор, або індукцыйны нагрэў у высокачастотным электрамагнітным полі). Спосаб плаўлення не ўплывае на асноўныя характарыстыкі працэсу - тэмпературу і ўтоеную цеплыню плаўлення, але вызначае знешнюю карціну плаўлення, напрыклад, з'яўленне квазівадкага пласта на паверхні ўзору пры знешнім нагрэве.

Лічыцца, што плаўленне характарызуецца стратай далёкага арыентацыйнага міжатамнага парадку ў крышталі з пераходам да «вадкападобнага» або «газаўчыльнага» беспарадку.

Прырода плаўлення

Растлумачым спачатку, чаму пры некаторай тэмпературы цела аддае перавагу разарваць частку міжатамных сувязяў і з спарадкаванага стану (крышталь) перайсці ў неўпарадкаваны (вадкасць).

Як вядома з тэрмадынамікі, пры фіксаванай тэмпературы цела імкнецца мінімізаваць свабодную энергію F = E - TS. Пры нізкіх тэмпературах другі складнік (здабытак тэмпературы і энтрапіі) неістотны, і ў выніку ўсё зводзіцца да мінімізацыі звычайнай энергіі E. Стан з мінімальнай энергіяй - гэта крышталічнае цвёрдае цела. Пры павышэнні тэмпературы, другі складнік становіцца ўсё важней, і пры некаторай тэмпературы аказваецца больш выгадна разарваць некаторыя сувязі. Пры гэтым звычайная энергія E злёгку падвысіцца, але пры гэтым моцна ўзрасце і энтрапія, што ў выніку прывядзе да паніжэння свабоднай энергіі.

У дынаміцы, плаўленне адбываецца наступным чынам. Пры павышэнні тэмпературы цела павялічваецца амплітуда цеплавых ваганняў яго малекул, і час ад часу ўзнікаюць структурныя дэфекты рашоткі ў выглядзе пераскокаў атамаў, росту дыслакацый і іншых парушэнняў крышталічнай рашоткі^[3]. Кожны такі дэфект, ўзнікненне і перамяшчэнне дыслакацый патрабуюць пэўнай колькасці энергіі, паколькі суправаджаецца разрывам некаторых міжатамных сувязяў. Стадыя нараджэння і назапашвання дэфектаў называецца стадыяй предплаўлення. Акрамя таго, на гэтай стадыі, як правіла, пры знешнім нагрэве ўзнікае квазівадкі пласт на паверхні цела. Лічыцца, што пры некаторай тэмпературы канцэнтрацыя дэфектаў становіцца гэтак вялікай, што прыводзіць да страты арыентацыйнага парадку ва ўзоры.

У сувязі з тым, што механізм тэрмадэструкцыі крышталя за кошт утварэння дэфектаў і росту дыслакацый, якая працякае ў шырокім дыяпазоне тэмператур, не прыводзіць да фазавага ператварэння 1-га роду, гэта значыць да скачка тэрмадынамічных характарыстык рэчывы ў канкрэтнаму для кожнага рэчывы тэмпературнаму пункце, то Ліндэман^[4] развіў простыя ўяўленні аб ходзе працэсу плаўлення, згодна з якімі амплітуда ваганняў часціц у пункце плаўлення павялічваецца настолькі, што становіцца параўнальнай з міжатамнай адлегласцю ў крышталічнай рашотцы і прыводзіць да разбурэння рашоткі і страты арыентацыйнага міжатамнага парадку. Фактычна гэты «фактар ​​плаўлення» з'яўляецца асновай большасці мадэляў з вызначальнай роляй адштурхвалай часткі патэнцыялу парнага ўзаемадзеяння і накладаннем умоў пераходу ад парадку да «вадкападобнага» або «газашчыльнага» беспарадку, разлічвае метадамі Монтэ-Карла і малекулярнай дынамікі^[5][6][7]. Аднак, было ўстаноўлена ^[8], што ў пункце плаўлення сярэднеквадратовае зрушэнне атамаў са стану раўнавагі складае ўсяго каля ¹⁄₈ міжатамнай адлегласці, што выключае мадэль Ліндэмана, г. зн. сутыкненняў атамаў, як «фактар ​​плаўлення». Пры гэтым энергія атамаў істотна ніжэй патэнцыйнай энергіі атамізацыі крышталічнай рашоткі.

Далейшыя даследаванні паказалі, што дынаміка плаўлення крышталічнага цела, як фазавага ператварэння 1-га роду, вызначаецца (у адрозненне ад мадэлі назапашвання дэфектаў і дыслакацый) «катастрафічным» канформацыйным пераўтварэннем структуры групы атамаў, суправаджаецца разбурэннем міжатамнай сувязі пры пераадоленні патэнцыйнага бар'ера з выдаткам пастаяннай велічыні энергіі, ніжэй энергіі атамізацыі рашоткі, і роўнай удзельнай цеплыня плаўлення.

З ростам тэмпературы колькасць атамаў ў кластарах памяншаецца і пры тэмпературы кіпення рэчыва пераходзіць у монаатамны (монамалекулярны) газападобны стан.

• Сублімацыя

• Поверхностное предплавление льда
• Плавление двумерных кристаллов Архівавана 25 кастрычніка 2016.