過(guò)冷
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supercooling
溫度低于凝固點(diǎn)但仍不凝固或結(jié)晶的液體稱(chēng)為過(guò)冷液體。過(guò)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(guò)冷液體的溫度回升到凝固點(diǎn)。這種在微小擾動(dòng)下就會(huì)很快轉(zhuǎn)變的不穩(wěn)定狀態(tài)稱(chēng)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(wú)規(guī)律的。而結(jié)晶中心有助于這種無(wú)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(diǎn)以下仍未形成,則過(guò)冷。
當(dāng)用適當(dāng)?shù)姆绞骄徛鋮s飽和溶液時(shí),可使其變成過(guò)飽和而不析出溶質(zhì)的結(jié)晶,這種現(xiàn)象也稱(chēng)為過(guò)冷,這種溶液稱(chēng)為過(guò)冷溶液。過(guò)冷溶液也是不穩(wěn)定的。
在沒(méi)有塵埃、沒(méi)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(lái)的飽和蒸氣變成過(guò)飽和,這種過(guò)飽和蒸氣又稱(chēng)過(guò)冷蒸氣。過(guò)冷蒸氣也是不穩(wěn)定的,如有微粒作凝結(jié)核心,就會(huì)出現(xiàn)霧滴。核物理實(shí)驗(yàn)技術(shù)中,利用過(guò)冷蒸氣的不穩(wěn)定性來(lái)產(chǎn)生液滴,以顯示粒子的徑跡,這種探測(cè)器叫做云室。
水的凍結(jié)包括降溫和結(jié)晶兩個(gè)過(guò)程。降溫過(guò)程中水中開(kāi)始形成穩(wěn)定晶核時(shí)的溫度或溫度開(kāi)始回升的最低溫度,稱(chēng)為過(guò)冷臨界溫度或過(guò)冷溫度。過(guò)冷溫度必然比冰點(diǎn)低,但一旦溫度回升到冰點(diǎn)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(guò)冷液體凝固的過(guò)程是十分迅速的,通常只需要很短的時(shí)間。對(duì)過(guò)冷液態(tài)金屬而言,由于在凝固時(shí)瞬間放出大量的潛熱,會(huì)發(fā)出亮光,稱(chēng)為輝光。
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