固相線和液相線
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純物質有單一熔点,而混合物會在固相溫度(TS或Tsol)部份熔化,在較高的液相溫度(TL或Tliq)完全熔化。固相溫度恆小於或等於液相溫度。若固相溫度和液相溫度不相等,在兩者之間的區域稱為凝固範圍(freezing range),此區域內會有液相和固相共存的混合物(類似泥漿)像地球地幔中的橄榄石(鎂橄欖石-铁橄榄石)系統即為此例[1]。
在化學、材料科学及物理学中的液相線是指材料完全由固體熔化的溫度[2],液相溫度是在熱力學平衡狀態下,晶体可以和液態共存的最高溫度。固相線是特定物質在相图中完全凝固的溫度轨迹。固相溫度表示在該溫度以下,此物質會完全變成固體[2],也是熱力學平衡下液態可以和晶體共存的最低溫度。
液相線和固相線常用在不純的混合物中,像是玻璃、合金、陶瓷器、岩石和礦物。液相線和固相線會出現在二元混合物的相圖中[2],也出現在共晶系統偏離無變度點(invariant point)的情形下[3]。
若是化學元素或是化合物(例如純銅、純水等),其固相溫度和液相溫度相同,此時會用熔点一詞。
也有些混合物會在特定的溫度熔化,稱為一致熔融。共晶系統即為這類的例子。在共晶系統中,存在特定的混合比例,使固相溫度和液相溫度相同,此溫度稱為無變度點(invariant point)。在無變度點下,混合物會有共晶作用,二個混合物的固體都會在同一溫度熔化[3]。
針對不純的物質(像是合金、蜂蜜、軟性飲料、冰淇淋),其熔點會變成範圍較寬的熔化區間。若溫度在熔化區間內,可以見到類似泥漿狀的固液共存平衡,沒有完全熔化,也沒有完全凝固。這也是高山上沒有雜質的雪可能維持固體,或是熔化,而地上比較髒的雪在特定溫度下會變成泥狀。金屬焊接的熔融池內會包括較高濃度的硫,可能因為基質金屬中的不純物質熔化,或是來自焊接電極,會讓的熔化區間變大,也會提高熱裂的風險。
混合物的溫度若在液相溫度以上,會是平衡態下的液體。若系統僅低於液相溫度一些,在等待夠長的時間後,會漸漸有晶體形成,所需時間會依材料而不同。若系統快速冷卻到固相溫度以下,就以動力學方式抑制结晶過程,可以形成類似玻璃的混合物。
在物質冷卻到液相溫度時,先形成的結晶相稱為原生結晶相(primary crystalline phase,或primary phase)
在玻璃產業中,液相溫度非常重要,因為在玻璃熔化及形成的過程中,結晶會導致嚴重的問題,可能會使產品失效損壞[12]。
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