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相变与相变材料

发布时间:2022-12-02 14:18:35

什么是相变

物质从一种相转变为另一种相的过程。物质系统中物理、化学性质完全相同,与其他部分具有明显分界面的均匀部分称为相。与固、液、气三态对应,物质有固相、液相、气相。


一级相变

在发生相变时,有体积的变化同时有热量的吸收或释放,这类相变即称为“一级相变”。例如,在1个大气压0℃的情况下,1千克质量的冰转变成同温度的水,要吸收79.6千卡的热量,与此同时体积亦收缩所以,冰与水之间的转换属一级相变。


二级相变

在发生相变时,体积不变化的情况下,也不伴随热量的吸收和释放,只是热容量、热膨胀系数和等温压缩系数等的物理量发生变化,这一类变化称为二级相变。正常液态氦(氦Ⅰ)与超流氦(氦)之间的转变,正常导体与超导体之间的转变,顺磁体与铁磁体之间的转变,合金的有序态与无序态之间的转变等都是典型的二级相变的例子。


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什么是相变材料

相变材料可分为有机(Organic)和无机(Inorganic) 相变材料。亦可分为水合盐(Hydrated Salts)相变材料和蜡质(Paraffin Wax)相变材料。


我们最常见的相变材料非水莫属了,当温度低至0°C 时,水由液态变为固态(结冰)。当温度高于0°C时水由固态变为液态(溶解)。在结冰过程中吸入并储存了大量的冷能量,而在溶解过程中吸收大量的热能量。冰的数量(体积)越大,溶解过程需要的时间越长。这是相变材料的一个最典型的例子。


相变材料应用于电采暖行业,是传统电采暖迈向节能电采暖的革命性转变,相变热电暖器就是其中代表产品,相对传统电暖器,无需电表扩容,在节省电费的同时,还可以享受24小时供暖。从以上的例子可看出,相变材料实际上可作为能量存储器。这种特性在节能,温度控制等领域有着极大的意义。因此,相变材料及其应用成为广泛的研究课题。有机相变材料和无机相变材料的最大区别在于运用到建筑材料等方面耐久性和防火性的差异,后者多优于前者。


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