
【化】 bivariant (phase) system
both; double; even; twin; two; twofold
【化】 dyad
【醫】 amb-; ambi-; ambo-; bi-; bis-; di-; diplo-; par
become; change
【醫】 meta-; pecilo-; poecil-; poikilo-
content; matter; substance; thing
【化】 object
【醫】 agent
each other; mutually; appearance; looks; look at and appraise; photograph
posture
【化】 phase
【醫】 phase
system; scheme
【計】 system
【化】 system
【醫】 system; systema
【經】 channel; system
雙變物相系統(Bivariant Phase System)是物理化學和材料科學中描述相平衡狀态的重要概念,其核心含義可通過吉布斯相律(Gibbs Phase Rule)來理解。根據相律,系統的自由度 ( F ) 由以下公式決定:
$$ F = C - P + 2 $$
其中:
雙變物相系統的定義
當系統的自由度 ( F = 2 ) 時,稱為雙變系統。這意味着在特定組分數 ( C ) 和相數 ( P ) 下,溫度和壓力均可獨立變化而不改變系統中平衡共存的相數。例如:
典型實例與應用
純物質的單相區
以水為例,在液相或氣相區域内(如遠離臨界點),溫度和壓力可獨立改變而不引發相變。這解釋了為何水在常溫常壓下可穩定存在為液态或氣态。
二元合金的相圖區域
在二元合金相圖中,某些兩相共存區(如固溶體+液相)可能滿足 ( F = 2 ),允許通過調控溫度和成分實現微觀組織設計,廣泛應用于冶金和材料工程。
學術與工程意義
雙變系統的存在為材料合成和工藝控制提供了操作空間。例如,在晶體生長過程中,通過精确調節溫度與壓力可避免非目标相生成;在熱處理中,雙變區的自由度可用于優化相比例以提升材料性能。
權威參考文獻
吉布斯相律的原始論述
Gibbs, J. W. On the Equilibrium of Heterogeneous Substances. Transactions of the Connecticut Academy of Arts and Sciences, 1876.
(經典熱力學奠基文獻,IUPAC推薦索引號:DOI 10.2475/ajs.s3-10.60.441)
現代材料科學中的相平衡分析
David E. Laughlin & Kazuhiro Hono. Physical Metallurgy. Elsevier, 2014.
(第5章系統闡述相圖與自由度計算,ISBN 978-0-444-53770-6)
IUPAC标準術語定義
Compendium of Chemical Terminology (Gold Book). International Union of Pure and Applied Chemistry, 2019.
(線上版:goldbook.iupac.org/terms/view/P04521)
雙變物相系統是相圖分析中的一個重要概念,指在一定條件下,系統的自由度(即獨立可變因素)為2的物相共存狀态。其核心可通過吉布斯相律解釋:
1. 相律公式 根據吉布斯相律: $$ F = C - P + 2 $$ 其中:
當$F=2$時,系統處于雙變狀态,意味着溫度和壓力均可獨立變化而不引起相數改變。
2. 典型實例
3. 相圖表現 在相圖中,雙變區通常表現為面域(如水的液相區)。在該區域内任意點(溫度、壓力組合)均對應同一相态,改變條件不會導緻相變。
對比說明:
此概念在冶金、材料科學中用于預測物質狀态隨條件的變化規律,是工程設計的理論基礎。
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