结构推理
金的,其中下标S、L分别表示固相和液相,V表示气相。说明金可在以下熔化(熔化潜热为)。
【正确答案】解:因为,在熔化早期阶段自由能是降低的,所以在固相表面有一层液相出现。开始时(图a),在单位体积系统中的自由能为。假设在单位厚度的表面上形成一层很薄的厚度为的液相膜(图b),忽略固、液相的摩尔体积差别,固相厚度变为,系统的自由能为。出现液层后的自由能变化为
式中,。注意到当时,,这意味着,即,这是固/液和气/液界面靠近到原子尺度后它们的交互作用的结果。液层厚度在某一个最优厚度对应的自由能最低,然后按上面式子呈线性变化(图)。的大小很难计算,可能是几个原子厚。当时对应最大的液层厚度,即
若,则可以有过冷度为
即在熔点以下15.6K就可以熔化。若,则过冷度为。
【答案解析】