Плавление

переход вещества из кристаллического (твёрдого) состояния в жидкое; происходит с поглощением теплоты (Фазовый переход I рода). Главными характеристиками П. чистых веществ являются Температура плавления (Т_пл) и теплота, которая необходима для осуществления процесса П. (Теплота плавления Q_пл).

Температура П. зависит от внешнего давления р; на диаграмме состояния (См. Диаграмма состояния) чистого вещества эта зависимость изображается кривой плавления (кривой сосуществования твёрдой и жидкой фаз, AD или AD' на рис. 1). П. сплавов (См. Сплавы)и твёрдых растворов происходит, как правило, в интервале температур (исключение составляют эвтектики (См. Эвтектика) с постоянной Т_пл). Зависимость температуры начала и окончания П. сплава от его состава при данном давлении изображается на диаграммах состояния специальными линиями (кривые ликвидуса и солидуса, см. Двойные системы).У ряда высокомолекулярных соединений (например, у веществ, способных образовывать Жидкие кристаллы) переход из твёрдого кристаллического состояния в изотропное жидкое происходит постадийно (в некотором температурном интервале), каждая стадия характеризует определённый этап разрушения кристаллической структуры.

Наличие определённой температуры П.— важный признак правильного кристаллического строения твёрдых тел. По этому признаку их легко отличить от аморфных твёрдых тел, которые не имеют фиксированной Т_пл.Аморфные твёрдые тела переходят в жидкое состояние постепенно, размягчаясь при повышении температуры (см. Аморфное состояние).

Самую высокую температуру П. среди чистых металлов имеет Вольфрам (3410 °С), самую низкую — Ртуть (—38,9 °С). К особо тугоплавким соединениям относятся: TiN (3200 °С), HfN (3580 °С), ZrC (3805 °С), TaC (4070 °С), HfC (4160 °С) и др. Как правило, для веществ с высокой Т_пл характерны более высокие значения Q_пл. Примеси, присутствующие в кристаллических веществах, снижают их Т_пл. Этим пользуются на практике для получения сплавов с низкой Т_пл (см., например, Вуда сплав с Т_пл = 68 °С) и охлаждающих смесей (См. Охлаждающие смеси).

П. начинается при достижении кристаллическим веществом Т_пл. С начала П. до его завершения температура вещества остаётся постоянной и равной Т_пл, несмотря на сообщение веществу теплоты (рис. 2). Нагреть кристалл до Т> Т_пл в обычных условиях не удаётся (см. Перегрев), тогда как при кристаллизации сравнительно легко достигается значительное Переохлаждениерасплава.

Характер зависимости Т_пл от давления р определяется направлением объёмных изменений (ΔV_пл) при П. (см. Клапейрона - Клаузиуса уравнение). В большинстве случаев П. вещества сопровождается увеличением их объёма (обычно на несколько %). Если это имеет место, то возрастание давления приводит к повышению Т_пл (рис. 3). Однако у некоторых веществ (воды (См. Вода), ряда металлов (См. Металлы) и металлидов (См. Металлиды), см. рис. 1) при П. происходит уменьшение объёма. Температура П. этих веществ при увеличении давления снижается.

П. сопровождается изменением физических свойств вещества: увеличением энтропии (См. Энтропия), что отражает разупорядочение кристаллической структуры вещества; ростом теплоёмкости (См. Теплоёмкость), электрического сопротивления [исключение составляют некоторые полуметаллы (Bi, Sb) и полупроводники (Ge), в жидком состоянии обладающие более высокой электропроводностью]. Практически до нуля падает при П. сопротивление сдвигу (в расплаве не могут распространяться поперечные упругие волны, см. Жидкость), уменьшается скорость распространения Звука (продольных волн) и т.д.

Согласно молекулярно-кинетическим представлениям, П. осуществляется следующим образом. При подведении к кристаллическому телу теплоты увеличивается энергия колебаний (амплитуда колебаний) его атомов, что приводит к повышению температуры тела и способствует образованию в кристалле различного рода дефектов (незаполненных узлов кристаллической решётки — вакансий (См. Вакансия);нарушений периодичности решётки атомами, внедрившимися между её узлами, и др., см. Дефекты в кристаллах).В молекулярных кристаллах может происходить частичное разупорядочение взаимной ориентации осей молекул, если молекулы не обладают сферической формой. Постепенный рост числа дефектов и их объединение характеризуют стадию предплавления. С достижением Т_пл в кристалле создаётся критическая концентрация дефектов, начинается П.— кристаллическая решётка распадается на легкоподвижные субмикроскопические области. Подводимая при П. теплота идёт не на нагрев тела, а на разрыв межатомных связей и разрушение дальнего порядка в кристаллах (см. Дальний порядок и ближний порядок). В самих же субмикроскопических областях ближний порядок в расположении атомов при П. существенно не меняется (Координационное числорасплава при Т_пл в большинстве случаев остаётся тем же, что и у кристалла). Этим объясняются меньшие значения теплот плавления Q_пл по сравнению с теплотами парообразования (См. Парообразование) и сравнительно небольшое изменение ряда физических свойств веществ при их П.

Процесс П. играет важную роль в природе (П. снега и льда на поверхности Земли, П. минералов в её недрах и т.д.) и в технике (производство металлов и сплавов, литьё в формы и др.).

Лит.: Френкель Я. И., Кинетическая теория жидкостей, Собр. избр. трудов, т. 3, М. —Л., 1959; Данилов В. И., Строение и кристаллизация жидкости, К., 1956; Глазов В. М., Чижевская С. Н., Глаголева Н. Н., Жидкие полупроводники, М., 1967; Уббелоде А., Плавление и кристаллическая структура, пер. с англ., М., 1969; Любов Б. Я., Теория кристаллизации в больших объемах, М. (в печати).

Б. Я. Любов.

Рис. 1. Диаграмма состояния чистого вещества. Линии AD и AD' — кривые плавления, по линии AD' плавятся вещества с аномальным изменением объёма при плавлении.

Рис. 2. Остановка температуры при плавлении кристаллического тела. По оси абсцисс отложено время τ, пропорциональное равномерно подводимому к телу количеству теплоты.

Рис. 3. Изменение температуры плавления Т_пл (°С) щелочных металлов с увеличением давления p (кбар). Кривая плавления Cs указывает на существование у него при высоких давлениях двух полиморфных превращений (а и в).

1. плавле́ние;
2. плавле́ния;
3. плавле́ния;
4. плавле́ний;
5. плавле́нию;
6. плавле́ниям;
7. плавле́ние;
8. плавле́ния;
9. плавле́нием;
10. плавле́ниями;
11. плавле́нии;
12. плавле́ниях.

ср., ·длит. плавка жен., ·об. действие по гл. Плавка лесу, гонка. Плавка металлов, топка. Замечательно, что и топить, также как плавить, относится к огню и к воде. Плавеж муж. плавка скота, переправа вплавь;

| самое место в реке, удобное для переплава скота, плавище ср.

| Плавеж, плавное рыболовство или плавня. Плавежный, ко плавежу относящийся. Плавежный запор, или корыто, камч. устроенье на реке для рыболовства. Плавкое вещество, что вообще плавится, топится, распускается или жидеет на огне;

| легкоплавкое, не требующее большего жара.

| Пловкой топор, архан. острый, недавно отпущенный, выточенный, который плавно тешет. Плавкость жен. свойство или состоянье плавкого, ·противоп. огнеупорность, огнестойкость. Тугоплавкая платина и легкоплавкая ртуть два металла, коих плавкость весьма различна. Плавильный, а менее правильно плавиленный, до плавки относящийся, для нее служащий. Плавильный завод, горшок, тигель. Плавильное искусство. Плавильная печь, домна или вагранка. Плавильник муж. плавильный сосуд, горшок, в коем плавят что. Карандашевый плавильник. Плавильня жен. плавильный завод, и особенно то строенье, где стоит домна, или плавильные печи. Плавильщик муж. плавильный мастер, а также работник; -щица, жена его (заводское). Плавильщиковы дети. Плавильщичьи рукавацы, кожаные, толстые, подшитые. Плавушник, растенье Hottonia palustris, турча, турчь.

ПЛА́ВИТЬ, -влю, -вишь; -вленный; несов., что. Делать жидким, нагревая, накаливая. П. металл.

-я, ср.

Действие по знач. глаг. плавить 1;

действие и состояние по знач. глаг. плавиться 1.

Температура плавления. Точка плавления.

ПЛАВЛЕ́НИЕ, плавления, мн. нет, ср. (спец.). Состояние по гл. плавиться, процесс перехода из твердого состояния в жидкое под воздействием высокой температуры. Точка плавления (температура, при которой вещество начинает плавиться).

ср.

процесс действия по гл. плавить I, плавиться I

ПЛАВЛЕНИЕ - переход твердого кристаллического вещества в жидкое состояние (фазовый переход первого рода). При постоянном внешнем давлении плавление чистого вещества происходит при постоянной температуре (tпл), называется температурой плавления; tпл при атмосферном давлении называется точкой плавления вещества. Аморфные твердые тела не имеют точки плавления. Они переходят в жидкое состояние постепенно, размягчаясь при повышении температуры.

ПЛАВЛЕНИЕ, переход вещества из твердого кристаллического состояния в жидкое. Плавление - фазовый переход 1-го рода. При постоянном внешнем давлении плавление чистого вещества происходит при постоянной температуре, называемой температурой плавления. Температура плавления при атмосферном давлении называется точкой плавления вещества.

процесс перехода материала из твердой в жидкую фазу при повышении температуры до точки плавления (зависит от давления).

Источник: Справочник дорожных терминов

ср. melting точка плавленияс. melting, fusion.

colliquation, fusing, fusion, melt, melting,(чугуна, электростали, цветных металлов, ферросплавов) smelting

n.melting, fusion

с

Schmelzen n

точка плавления — Schmelzpunkt m

плавление с Schmelzen n 1 точка плавления Schmelzpunkt m 1

с.

fonte f, fusion f

точка плавления — degré m (extrême) de fusion

с.

fusión f

то́чка плавле́ния — punto de fusión

с.

fusione f

точка плавления — punto di fusione

ПЛАВЛЕНИЕ

переход в-ва из кристаллич. (твёрдого) состояния в жидкое, происходит с поглощением теплоты (фазовый переход I рода). Гл. хар-ками П. чистых в-в явл. температура плавления (Tпл) и теплота плавления (Lпл).

Темп-pa П. зависит от внеш. давления р; на диаграмме состояния чистого в-ва эта зависимость изображается кривой плавления (кривой сосуществования тв. и жидкой фаз, AD или AD' на рис. 1). П. сплавов и тв. растворов происходит, как правило, в определённом интервале темп-р (исключение составляют сплавы с пост. Tпл — эвтектики).

Рис. 1. Диаграмма состояния чистого в-ва (р — давление, T — темп-pa). Линии AD и AD' — кривые плавления, по линии AD' плавятся в-ва с аномальным изменением объёма при плавлении. Точка А — тройная точка; В — критич. точка.

Рис. 2. Диаграмма состояния системы (напр., Cu—Ni), образующей непрерывный ряд жидких и твёрдых растворов. Жидкий раствор устойчив выше линии ликвидуса L, твёрдый — ниже линии солидуса S; между линиями L и S заключена двухфазная область равновесия твёрдых и жидких фаз.

Т — темп-pa, х — состав раствора (относит. кол-во компоненты В в компоненте А).

Зависимость темп-ры начала и окончания П. сплава от его состава при данном давлении изображается на диаграммах состояния спец. линиями (кривые л и к в и д у с а и с о л и д у с а, рис. 2). У ряда высокомол. соединений (напр., в-в, способных образовывать жидкие кристаллы) переход из тв. крист. состояния в изотропное жидкое происходит постадийно (в нек-ром температурном интервале), каждая стадия характеризует определённый этап разрушения крист. структуры.

Наличие определённой темп-ры П.— важный признак крист. строения тв. тел. По этому признаку их легко отличить от аморфных тв. тел, к-рые не имеют фиксированной Tпл. Аморфные тв. тела переходят в жидкое состояние постепенно, размягчаясь при повышении темп-ры (см. АМОРФНОЕ СОСТОЯНИЕ).

Самую высокую темп-ру П. среди чистых металлов имеет вольфрам (3410°С), самую низкую — ртуть (-38,9°С). К особо тугоплавким соединениям относятся TiN (3200°C), HfN (3580°C), ZrC (3805°C), ТаС (4070°С), HfC (4160°C) и др. Как правило, для в-в с высокой Тпл характерны более высокие значения Lпл. Примеси, присутствующие в крист. в-вах, снижают Тпл. Этим пользуются на практике для получения сплавов с низкой Тпл (напр., у т. н. сплава Вуда, состоящего из 50% Bi, 25% Pb, 12,5% Sn и 12,5% Cd, Tпл=68°С) и охлаждающих смесей (напр., смесь из льда (42,8%) и К2СО3 (57,2%) плавится при -46°С).

Рис. 3. Остановка изменения темп-ры при плавлении крист. тела. По оси абсцисс отложено время t, пропорциональное равномерно подводимому к телу кол-ву теплоты.

П. начинается при достижении крист. в-вом Тпл и протекает при пост. темп-ре (Тпл), несмотря на сообщение в-ву теплоты (рис. 3).

Рис. 4. Изменение темп-ры плавления Тпл (°С) щелочных металлов с увеличением давления р (кбар). Изломы на кривой плавления Cs указывают на существование у него при высоких давлениях двух полиморфных превращений (а и б).

Нагреть кристалл до Т>Тпл в обычных условиях не удаётся (см. ПЕРЕГРЕВ), тогда как при кристаллизации сравнительно легко достигается значит. переохлаждение расплава.

Хар-р зависимости Тпл от давления р определяется направлением объёмных изменений (DVпл) при П. (см. КЛАПЕЙРОНА — КЛАУЗИУСА УРАВНЕНИЕ). В большинстве случаев П. в-в сопровождается увеличением их объёма (обычно на неск. %). Если это имеет место, то возрастание давления приводит к повышению Тпл (рис. 4). Однако у нек-рых в-в (см. рис. 1) при П. происходит уменьшение объёма. Темп-ра П. этих в-в при увеличении давления снижается.

П. сопровождается изменением физ. св-в в-ва: увеличением энтропии, что отражает разупорядочение крист. структуры; ростом теплоёмкости; электрич. сопротивления (исключение составляют нек-рые полуметаллы (Bi, Sb) и полупроводники (Ge), в жидком состоянии обладающие более высокой электропроводностью). Практически до нуля падает при П. сопротивление сдвигу (в расплаве не могут распространяться поперечные упругие волны), уменьшается скорость распространения звука (продольных волн) и т. д.

Согласно мол.-кинетич. представлениям, П. осуществляется след. образом. При подведении к крист. телу теплоты увеличивается энергия колебаний (амплитуда колебаний) его атомов, что приводит к повышению темп-ры тела и способствует образованию в кристалле разл. дефектов (незаполненных узлов крист. решётки — вакансий, нарушений периодичности решётки внедрившимися между её узлами атомами и др.; (см. ДЕФЕКТЫ В КРИСТАЛЛАХ). В мол. кристаллах может происходить частичное разупорядочение взаимной ориентации осей молекул, если молекулы не обладают сферич. симметрией. Постепенный рост числа дефектов и их объединение характеризуют стадию предплавления. С достижением Тпл в кристалле создаётся критич. концентрация дефектов, начинается П.— крист. решётка распадается на легкоподвижные субмикроскопич. области. Подводимая при П. теплота идёт не на нагрев тела, а на разрыв межатомных связей и разрушение дальнего порядка в кристаллах (см. ДАЛЬНИЙ И БЛИЖНИЙ ПОРЯДОК). В самих же субмикроскопич. областях ближний порядок в расположении атомов при П. существенно не меняется (координационное число расплава при Тпл в большинстве случаев остаётся тем же, что и у кристалла). Этим объясняются меньшие значения теплот плавления Lпл по сравнению с теплотами парообразования и сравнительно небольшое изменение ряда физ. свойств в-в при их П.

Процесс П. играет важную роль в природе (П. снега и льда на поверхности Земли, П. минералов в её недрах и т. д.), в науке и технике (производство чистых металлов и сплавов, литьё в формы и др.).

переход в-ва из твердого кристаллич. состояния в жидкое при нагр.; фазовый переход первого рода, происходящий с поглощением теплоты. Главными характеристиками такого перехода чистых в-в являются т-ра и энтальпия П. Если состав плавящегося в-ва не изменяется, П. наз. конгруэнтным, если изменяется -ин конгруэнтным.

П. предшествуют интенсивное разупорядочивание кристаллов в-ва (т. наз. предплавление) и проявление жидких микроучастков на пов-сти кристаллов и вблизи межкристал-литных границ. По мере нагревания микроучастки укрупняются и сливаются, формируя жидкую фазу, а кристаллы рассыпаются на фрагменты и уменьшаются в размерах до полного исчезновения. Теплота, подводимая к в-ву при П., расходуется в осн. на разрыв межатомных связей, а не на его нагревание. Поэтому чистые крупнокристаллич. в-ва в течение П. не изменяют свою т-ру (рис. 1). Для таких в-в т-ра П. служит идентифицирующей характеристикой и критерием их чистоты. П. в-в со сходной кристаллич. структурой описывается эмпирич. ф-лой Линдемана:

где Т _пл -т-ра П.; А - постоянная для группы в-в; Mи V- мол. масса и объем в-в; q-т-ра Дебая.

Т-ра П. большинства чистых в-в (за исключением т. наз. аномальных-Bi, Ga, Sb, льда и др.) возрастает с увеличением давления. Для давлений, меньших 10⁵ Па, зависимость Т _пл от давления pприближенно выражается эмпирич. ф-лой Симона:

где аи с-постоянные для данного в-ва (см. табл.); p₀ и T₀ - координаты тройной точки (см. Диаграмма состояния).

ПАРАМЕТРЫ ПЛАВЛЕНИЯ НЕКОТОРЫХ ВЕЩЕСТВ