
【化】 bivariant (phase) system
both; double; even; twin; two; twofold
【化】 dyad
【医】 amb-; ambi-; ambo-; bi-; bis-; di-; diplo-; par
become; change
【医】 meta-; pecilo-; poecil-; poikilo-
content; matter; substance; thing
【化】 object
【医】 agent
each other; mutually; appearance; looks; look at and appraise; photograph
posture
【化】 phase
【医】 phase
system; scheme
【计】 system
【化】 system
【医】 system; systema
【经】 channel; system
双变物相系统(Bivariant Phase System)是物理化学和材料科学中描述相平衡状态的重要概念,其核心含义可通过吉布斯相律(Gibbs Phase Rule)来理解。根据相律,系统的自由度 ( F ) 由以下公式决定:
$$ F = C - P + 2 $$
其中:
双变物相系统的定义
当系统的自由度 ( F = 2 ) 时,称为双变系统。这意味着在特定组分数 ( C ) 和相数 ( P ) 下,温度和压力均可独立变化而不改变系统中平衡共存的相数。例如:
典型实例与应用
纯物质的单相区
以水为例,在液相或气相区域内(如远离临界点),温度和压力可独立改变而不引发相变。这解释了为何水在常温常压下可稳定存在为液态或气态。
二元合金的相图区域
在二元合金相图中,某些两相共存区(如固溶体+液相)可能满足 ( F = 2 ),允许通过调控温度和成分实现微观组织设计,广泛应用于冶金和材料工程。
学术与工程意义
双变系统的存在为材料合成和工艺控制提供了操作空间。例如,在晶体生长过程中,通过精确调节温度与压力可避免非目标相生成;在热处理中,双变区的自由度可用于优化相比例以提升材料性能。
权威参考文献
吉布斯相律的原始论述
Gibbs, J. W. On the Equilibrium of Heterogeneous Substances. Transactions of the Connecticut Academy of Arts and Sciences, 1876.
(经典热力学奠基文献,IUPAC推荐索引号:DOI 10.2475/ajs.s3-10.60.441)
现代材料科学中的相平衡分析
David E. Laughlin & Kazuhiro Hono. Physical Metallurgy. Elsevier, 2014.
(第5章系统阐述相图与自由度计算,ISBN 978-0-444-53770-6)
IUPAC标准术语定义
Compendium of Chemical Terminology (Gold Book). International Union of Pure and Applied Chemistry, 2019.
(在线版:goldbook.iupac.org/terms/view/P04521)
双变物相系统是相图分析中的一个重要概念,指在一定条件下,系统的自由度(即独立可变因素)为2的物相共存状态。其核心可通过吉布斯相律解释:
1. 相律公式 根据吉布斯相律: $$ F = C - P + 2 $$ 其中:
当$F=2$时,系统处于双变状态,意味着温度和压力均可独立变化而不引起相数改变。
2. 典型实例
3. 相图表现 在相图中,双变区通常表现为面域(如水的液相区)。在该区域内任意点(温度、压力组合)均对应同一相态,改变条件不会导致相变。
对比说明:
此概念在冶金、材料科学中用于预测物质状态随条件的变化规律,是工程设计的理论基础。
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