题目
形核功的大小与过冷度有关,过冷度增大,临界形核功的变化是[ ]。A. 降低B. 升高C. 不变D. 不一定
形核功的大小与过冷度有关,过冷度增大,临界形核功的变化是[ ]。
A. 降低
B. 升高
C. 不变
D. 不一定
题目解答
答案
A. 降低
解析
考查要点:本题主要考查学生对临界形核功与过冷度关系的理解,属于材料物理或固体物理中的相变基本概念题。
解题核心思路:
- 临界形核功是形成临界尺寸晶核所需的能量,其大小由过冷度决定。
- 过冷度越大,液体偏离平衡态越远,形核越容易,因此临界形核功会降低。
- 关键公式:临界形核功 $\Delta G = \frac{16\pi \gamma^2}{3 \Delta c^2}$,其中 $\Delta c$(浓度差或成分过冷)与过冷度 $\Delta T$ 正相关。过冷度增大时,$\Delta c$ 增大,导致 $\Delta G$ 减小。
破题关键点:
- 明确过冷度增大使液体更偏离平衡态,形核更容易,从而降低临界形核功。
临界形核功的公式为:
$\Delta G = \frac{16\pi \gamma^2}{3 \Delta c^2}$
其中 $\gamma$ 是表面能,$\Delta c$ 是成分过冷度(与过冷度 $\Delta T$ 正相关)。
当过冷度 $\Delta T$ 增大时:
- $\Delta c$ 增大,分母 $\Delta c^2$ 增大。
- 分子 $\gamma^2$ 变化较小(表面能主要由材料性质决定)。
- 整体 $\Delta G$ 随 $\Delta T$ 增大而减小。
因此,过冷度增大,临界形核功降低。