金-沸点-熔点-导热系数-膨胀

沸点

一般来说,沸腾是一个相变从液相到气相的物质。的沸点物质的极限是发生相变(沸腾或汽化)的温度。温度蒸发(沸腾)在给定压力下开始发生，也称为饱和温度在这种条件下，蒸汽和液体的混合物可以共存。这种液体可以说是充满了热能。任何热能的加入都会导致相变。在沸点物质的两相，液体和蒸汽，具有相同的自由能，因此存在的可能性是相同的。在沸点以下，液体是两者中较为稳定的状态，而在沸点以上，则首选气态。在一定的温度下，汽化(沸腾)开始发生的压力称为沸点饱和压力．当考虑从蒸汽到液体反向变化的温度时，它被称为凝结点。

可以看出，沸点液体的压强随周围环境压力的变化而变化。部分真空中的液体的沸点比常压下的液体的沸点低。高压下的液体比常压下的液体有更高的沸点。例如，在海平面，水在100°C(212°F)沸腾，但在1900米(6233英尺)的海拔，水在93.4°C(200.1°F)沸腾。另一方面，水在350°C(662°F)， 16.5 MPa (PWRs的典型压力)沸腾。

在ob欧宝体育官方网站元素周期表在美国，沸点最低的元素是氦。铼和钨的沸点在标准压力下均超过5000 K。由于很难在没有偏差的情况下精确测量极端温度，文献中都引用了两者具有更高的沸点。

熔点

一般来说,融化是一个相变从固相到液相的物质。的熔点一种物质的温度是发生这种相变的温度。的熔点也定义了固体和液体可以平衡存在的条件。加热会使固体变成温度不变的液体。在熔点处，物质的两相，液体和蒸汽，具有相同的自由能，因此存在的可能性相同。在熔点以下，固体是两者中更稳定的状态，而在熔点以上则是首选的液态。物质的熔点取决于压力，通常在标准压力下规定。当考虑从液体到固体反向变化的温度时，它被称为凝固点或结晶点。

参见:熔点降低

第一个解释体中熔化机制的理论是由Lindemann提出的，他用晶体中原子的振动来解释熔化转变。固体和液体相似，都是凝聚态，粒子之间的距离比气体要近得多。固体中的原子彼此紧密相连，要么以规则的几何晶格(结晶固体，包括金属和普通的冰)，要么不规则(非晶态固体，如普通的窗户玻璃)，通常能量较低。的单个原子的运动固体中的离子、离子或分子都只限于围绕一个定点的振动运动。当固体被加热时，它的粒子振动得更快当固体吸收动能时。在某一时刻，振动的振幅变得如此之大，以至于原子开始侵入它们最近的邻居的空间，干扰它们，熔化过程开始了。的熔点是固体粒子的破坏性振动克服在固体内部作用的引力的温度。

和沸点一样，固体的熔点也取决于这些引力的强度。例如，氯化钠(NaCl)是一种由许多强离子键组成的离子化合物。氯化钠在801°C熔化。另一方面，冰(固体H₂O)是一种分子化合物，其分子由氢键连接在一起，这是两个永久偶极子之间相互作用的有效有力例子。虽然氢键是最强的分子间作作用力，但氢键的强度远小于离子键。冰的熔点是0°C。

共价键通常会形成小群连接良好的原子，称为分子。在固体和液体中，分子与其他分子结合的力通常比分子内部连接的共价键弱得多。这种弱分子间键使有机分子物质，如蜡和油，具有柔软的体积特征和低熔点(在液体中，分子之间必须停止大多数结构或定向接触)。

固体材料的传热特性是通过一种称为热的特性来测量的热导率， k(或λ)，以W / m。K．它是衡量一种物质通过一种材料传递热量的能力传导．请注意,傅立叶定律适用于所有物质，不论其状态(固体、液体或气体)，因此，它也被定义为液体和气体。

的热导率大多数液体和固体的密度随温度而变化。对于蒸汽，它也取决于压力。一般来说:

大多数材料几乎都是均匀的，因此我们通常可以这样写k = k (T)．y和z方向的热导率也有类似的定义(ky, kz)，但对于各向同性材料，热导率与传递方向无关，kx = ky = kz = k。

金属热导率

非金属热导率

为非金属固体，k主要是由k_ph值，随着原子和晶格之间相互作用频率的降低，该值增加。事实上，晶格热传导即使不是非金属中唯一的热传导机制，也是主要的热传导机制。在固体中，原子围绕它们的平衡位置(晶格)振动。原子的振动不是彼此独立的，而是与相邻原子强烈耦合的。晶格排列的规律性对k_ph值，与晶体(有序)材料石英比玻璃等非晶态材料具有更高的热导率。在足够高的温度下_ph值∝1 / T。

的广达电脑的振动场称为“声子“声子是原子或分子在凝聚态(如固体和某些液体)中周期性、弹性排列的集体激发。”声子在凝聚态物质的许多物理性质中起着重要作用，比如热导率和电导率。事实上，对于晶体，非金属固体，如金刚石，k_ph值可以相当大，超过与良导体(如铝)有关的k值。特别是，金刚石具有最高的硬度和热导率(k = 1000 W/m.K)的任何块状材料。

液体和气体的热导率

在物理学中，流体是一种在剪切应力作用下不断变形(流动)的物质。液体是物质的相的子集吗液体，气体等离子体，在某种程度上，还有塑料固体。因为分子间的间距大得多，而且在流体状态下分子的运动比在固体状态下更随机，热能输送就没那么有效了。的热导率因此，气体和液体的能量比固体的能量要小。在液体中，热传导是由原子或分子扩散引起的。在气体中，热传导是由分子从较高能级向较低能级扩散引起的。

气体热导率

温度、压力和化学物质的影响热导率一种气体的性质可以用气体动力学理论．在没有对流的情况下，空气和其他气体通常是很好的绝缘体。因此，许多绝缘材料(如聚苯乙烯)仅仅通过具有大量的充气袋哪一个防止大规模对流．由于气袋和固体材料的交替，热量必须通过多个界面进行传递，从而使传热系数迅速下降。

的气体热导率正比于气体的密度，分子的平均速度，特别是平均自由程的分子。平均自由程也取决于分子的直径，大分子比小分子更容易发生碰撞，这是一个能量载流子(分子)在发生碰撞前走过的平均距离。轻气体，如氢而且氦通常有高导热系数．像氙和二氯二氟甲烷这样的致密气体热导率很低。

一般来说，气体的热导率随温度的升高而增大。

液体导热系数

如前所述，在液体中，热传导是由原子或分子扩散引起的，但解释液体热导的物理机制还没有很好地理解。液体往往比气体具有更好的导热性，流动的能力使液体适合于从机械部件中去除多余的热量。热量可以通过使液体通过热交换器排出。核反应堆中使用的冷却剂包括水或液态金属，如钠或铅。

非金属液体的导热系数一般随温度的升高而降低。

热膨胀通常是物质随着温度的变化而改变其尺寸的趋势。它通常表示为单位温度变化的长度或体积变化的分数。热膨胀对固体、液体和气体都很常见。与气体或液体不同，固体材料在热膨胀时倾向于保持其形状。一个线性膨胀系数通常用来描述固体的膨胀，而体积膨胀系数对液体或气体更有用。

的线性热膨胀系数定义为:

在哪里l一个特定的长度是测量和dL / dT是每单位温度变化的线性维度的变化率。

体积热膨胀系数是最基本的热膨胀系数，与流体的关系最为密切。一般来说，物质在温度变化时膨胀或收缩，膨胀或收缩发生在各个方向。

的体积热膨胀系数定义为:

在哪里l是材料的体积和dV / dT是体积的变化率每单位温度的变化。

在固体或液体中，使原子或分子聚集在一起的内聚力与温度所创造的条件之间存在着一种动态平衡。因此，更高的温度意味着更大的距离原子之间。不同的材料有不同的结合力，因此膨胀系数也不同。如果晶体固体是等距的(整个结构构型相同)，那么在晶体的所有尺寸上膨胀都是均匀的。对于这些材料，其面积和体积热膨胀系数分别约为线性热膨胀系数的2倍和3倍(α_V= 3α_l)．如果不是等距的，不同的结晶方向可能会有不同的膨胀系数，晶体会随着温度的变化而改变形状。