| 服务项目 | 浏览量21 | 发布时间2018-02-16 |
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晶体中每个原子皆在平衡位置附近振动 （即所谓热振
动），温度升高时振动能量增加，振动频率和振幅加大。
以双原子为模型 （图１２），假设左边的原子在坐标原点被
固定，而右边的原子是自由的。当温度升高时，右边自由
振动原子的振幅增大，此时，若该原子以Ｒ０ 为原点作简谐振动，则其平衡位置仍是Ｒ０，这
样就不会发生膨胀。但势能曲线向右是水平渐近线，向左是垂直渐近线，是极不对称的。
图１３１（ｂ）左边的曲线与铸件断面上各时刻的液相等温线相对应，称为 “液相边界”，
右边的曲线与固相等温线相对应，称为 “固相边界”。从图１３１（ｂ）可以看出，时间为２ｍｉｎ
时，距铸件表面ｘ／Ｒ＝０６处合金开始凝固，由该处至铸件中心的合金仍为液态 （液相区）；
ｘ／Ｒ＝０２处合金刚刚凝固完了，从该处至铸件表面的合金为固态 （固相区），二者之间是
液固两相区 （凝固区）。到３２ｍｉｎ时，液相区消失。经过５３ｍｉｎ，铸件壁凝固完毕。所
以，图１３１（ｂ）的两条曲线是表示铸件断面上液相和固相等温线由表面向中心推移的动态
曲线。“液相线”边界从铸件表面向中心移动，所到之处凝固就开始；
当使表面增加ΔＳ面积时，外界对系统所
做的功为ΔＷ＝σΔＳ。外界所做的功仅用于抵抗表面张力而使系统表面积增大所消耗的能量。
该功的大小等于系统自由能的增量，即
ΔＷ＝σΔＳ＝ΔＦσ＝ΔＦΔＳ（１１１）
由此可知，表面自由能即单位面积上的自由能。由于表面自由能可表达为力与位移的乘
积，因此，［σ］＝Ｊｍ２＝Ｎ·ｍｍ２ ＝Ｎｍ
这样，σ又可理解为物体表面单位长度上作用着的力，即表面张力。表面自由能与表面
张力在数值上是相同的，它们是从不同角度描述了同一现象。但在习惯上往往都采用表
面张力这个名词。
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