
【機】 melting capacity
【化】 fusing energy
capacity; estimate; measure; mete; quantity; quantum
【醫】 amount; dose; dosis; measure; quanta; quantity; quantum
【經】 volume
熔化能量(Melting Energy)在物理學中定義為物質從固态轉變為液态過程中吸收的熱力學能量,其核心對應英文術語為"latent heat of fusion",國際标準計量單位為焦耳/千克(J/kg)。該概念包含兩個關鍵維度:
微觀粒子動能
熔化過程中,物質内部的晶格結構被破壞,分子/原子克服晶格束縛所需的最小能量阈值被稱為熔化潛熱。根據《材料科學大辭典》,該能量值取決于物質類型,例如冰的熔化潛熱為334 kJ/kg,鋁則為397 kJ/kg。
宏觀熱力學計算
通過公式表達為: $$ Q = m cdot L_f $$ 其中Q表示總熔化能量,m為物質質量,L_f為比熔化潛熱。該公式被收錄于ISO 80000-5國際标準量綱體系,廣泛應用于鑄造、冶金等工業領域的熱平衡計算。
在工程實踐中,熔化能量的精确測定對金屬冶煉(如電弧爐煉鋼)、高分子材料加工(如塑料注塑成型)等過程具有關鍵指導價值。美國材料試驗協會(ASTM)E1269标準詳細規定了相關測量方法學。
熔化的能量變化主要體現在物質從固态變為液态時吸收熱量的過程,具體解釋如下:
熔化能量通常指物質熔化時吸收的熱量,其核心概念是熔化熱(即單位質量晶體熔化所需的熱量)。例如,冰在0℃時熔化需要吸收334千焦/千克的熱量。
晶體與非晶體的區别
能量守恒規律
熔化時吸收的熱量等于凝固時釋放的熱量。例如,1千克水凝固成冰會釋放與熔化時等量的334千焦熱量。
熔化過程中,外界提供的熱量使分子振動加劇,最終破壞固态的規則排列,轉化為液态分子的自由移動。此過程主要表現為分子勢能增加,而非動能(溫度)變化(僅晶體)。
熔化熱可通過公式表達:
$$
Q = lambda m
$$
其中,
例如,熔化2kg的冰需要熱量 ( Q = 334,000 , text{J/kg} times 2 , text{kg} = 668,000 , text{J} )。
提示:不同物質的熔化熱差異較大,例如鐵的熔化熱為272,000 J/kg,而鉛僅為25,000 J/kg。如需具體數值,建議查閱物質的熱力學參數表。
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