過冷
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supercooling
溫度低于凝固點但仍不凝固或結(jié)晶的液體稱為過冷液體。過冷液體是不穩(wěn)定的,只要投入少許該物質(zhì)的晶體,便能誘發(fā)結(jié)晶,并使過冷液體的溫度回升到凝固點。這種在微小擾動下就會很快轉(zhuǎn)變的不穩(wěn)定狀態(tài)稱為亞穩(wěn)態(tài)。
這是由于晶體內(nèi)分子或原子的排列是有規(guī)律的,而液體內(nèi)則是無規(guī)律的。而結(jié)晶中心有助于這種無序到有序的轉(zhuǎn)化。液體越純凈,結(jié)晶中心越難形成。如果降低至凝固點以下仍未形成,則過冷。
當用適當?shù)姆绞骄徛鋮s飽和溶液時,可使其變成過飽和而不析出溶質(zhì)的結(jié)晶,這種現(xiàn)象也稱為過冷,這種溶液稱為過冷溶液。過冷溶液也是不穩(wěn)定的。
在沒有塵埃、沒有電荷的潔凈空間中,使蒸氣絕熱膨脹,溫度突然下降,可以不發(fā)生液化現(xiàn)象,而使原來的飽和蒸氣變成過飽和,這種過飽和蒸氣又稱過冷蒸氣。過冷蒸氣也是不穩(wěn)定的,如有微粒作凝結(jié)核心,就會出現(xiàn)霧滴。核物理實驗技術(shù)中,利用過冷蒸氣的不穩(wěn)定性來產(chǎn)生液滴,以顯示粒子的徑跡,這種探測器叫做云室。
水的凍結(jié)包括降溫和結(jié)晶兩個過程。降溫過程中水中開始形成穩(wěn)定晶核時的溫度或溫度開始回升的最低溫度,稱為過冷臨界溫度或過冷溫度。過冷溫度必然比冰點低,但一旦溫度回升到冰點后,只要水仍不斷地凍結(jié)并放出潛熱,水冰混合物的溫度就始終保持在0攝氏度。另外,過冷液體凝固的過程是十分迅速的,通常只需要很短的時間。對過冷液態(tài)金屬而言,由于在凝固時瞬間放出大量的潛熱,會發(fā)出亮光,稱為輝光。
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