形核功的物理意義是什麼

⑴ 液態金屬凝固時先要形核，那個形核功是什麼意思

你是學材料的嗎？推薦你材料科學基礎，上海交大版本，p228。
簡而言之，就是形核時所需要的最小能量。一方面是原子排列規則導致能量的降低，另一方面是晶胚表面的表面能引起能量的增加。兩方面能量的差值就是最終的形核功。

⑵ 解釋臨界晶核半徑和形核功的意義，為什麼形核要有一定的過冷度

臨界晶核半徑r*的意義如下：r＜r*時，產生的晶核極不穩定，隨即消散；
r =r*時，產生的晶核處於介穩狀態，既可消散也可生長；
r＞r*時，不穩定的晶胚轉化為穩定晶核，開始大量形核。
故r*表示原先不穩定的晶胚轉變為穩定晶核的臨界尺寸。

臨界形核功ΔG*的意義如下：表示形核過程系統需克服的能量障礙，即形核「能壘」。只有當
ΔG≥ΔG*時，液相才開始形核。

由形核功的公式可知 對某種晶體而言，VS等參數均為定值，ΔG*∝ΔT－2，過冷度ΔT 越小，形核功ΔG*越大，ΔT→0時，ΔG*→∞，這表明過冷度很小時難以形核，所以物質凝固形核必須要有一定過冷度

⑶ 形核功的定義

大多數固態相變都需經歷形核和生長兩個階段。在無擴散型相變中為非熱激活形核（變溫形核）；擴散型相變的形核與凝固類似，符合經典形核方式；極個別的是無核轉變，如調幅分解。新相的形核也有均勻形核和非均勻形核兩種方式。均勻形核在均勻母相中，也存在著各種起伏。如果母相中的組態、成分、密度起伏與新相近似時，則在這些區域中就可能形成新相胚芽，當這些胚芽大到一定尺寸時，就可作為穩定晶核而長大。固態轉變時，由於新相與母相的比容不同，會產生應變能( ε )，在固-固相變時起著重要作用。設晶胚是半徑為 r 的球形，則形成晶胚所引起系統自由能的變化。△G=(-4/3)π(r^3)(△Gv+ε)+4π(r^2)σ將上式中△ G 與 r 之間的函數關系作圖。當△ G v +ε <0時，△ G 曲線有極大值△ G * ，稱為臨界形核功；△ G * 所對應的 r * 稱為臨界晶核半徑。

⑷ 什麼是形核功

大多數固態相變都需經歷形核和生長兩個階段。在無擴散型相變中為非熱激活形核（變溫形核）；擴散型相變的形核與凝固類似，符合經典形核方式；極個別的是無核轉變，如調幅分解。新相的形核也有均勻形核和非均勻形核兩種方式。均勻形核在均勻母相中，也存在著各種起伏。如果母相中的組態、成分、密度起伏與新相近似時，則在這些區域中就可能形成新相胚芽，當這些胚芽大到一定尺寸時，就可作為穩定晶核而長大。固態轉變時，由於新相與母相的比容不同，會產生應變能( ε )，在固-固相變時起著重要作用。設晶胚是半徑為 r 的球形，則形成晶胚所引起系統自由能的變化。△G=(-4/3)π(r^3)(△Gv+ε)+4π(r^2)σ將上式中△ G 與 r 之間的函數關系作圖。

從圖中可以看出，當△ G v +ε <0時，△ G 曲線有極大值△ G * ，稱為臨界形核功；△ G * 所對應的 r * 稱為臨界晶核半徑。

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⑸ 什麼叫臨界晶核它的物理意義及過冷度的定量關系如何

臨界晶核半徑：當晶胚的半徑r<臨界晶胚半徑時，晶胚不能成晶核；當晶胚的半徑r>臨界晶胚半徑時，晶胚穩定下來成為晶核；當晶胚的半徑r=臨界晶胚半徑時，晶胚可能成為晶核，也可能消失。可知，過冷度△T增大時，臨界晶胚半徑減小，所需要的結構起伏小，晶核形成容易。

臨界形核功：形成臨界晶核時，體積自由能的降低只能抵償表面能增加的2/3，另外1/3表面能的增加則需要形核功來提供。形核功由液體中的能量起伏提供。能量起伏是形核的必要條件之三。增大過冷度，臨界形核功減小，所需能量起伏小，有利於形核。

形核率與過冷度的關系：形核率：單位時間單位體積液相內形成的晶核數目。當過冷度≥臨界過冷度時，才可能形核。形核率先是隨著過冷度增加而增加，超過極大值後，隨過冷度增大而減小。金屬的凝固傾向極大，一般在達到極大值前，已經凝固完畢。

(5)形核功的物理意義是什麼擴展閱讀

概念：新相固態晶核優先出現在過冷液體中的某些區域，這種形核方式即為非均勻形核。

非均勻形核的臨界晶核（曲率）半徑與均勻形核的臨界晶核半徑相等，但非均勻形核的晶核為球冠狀，體積小，形核所需結構起伏小，有利於形核。

通常情況下，非均勻形核所需要的形核功小於均勻形核的形核功，形核所需能量起伏小，有利於形核，或可以在低得多的過冷度下形核。

⑹ 何謂臨界晶核半徑，其物理意義是什麼

2）非均勻形核的晶核體積小，形核功小； 6）形核率在達到極大值之前，隨過冷度增大而增加。
不同點：
與均勻形核相比，非均勻形核的特點： 1）非均勻形核與固體雜質接觸相同點 1）形核的驅動力和阻力相同； 2）臨界晶核半徑相等； 3）形成臨界晶核需要形核功，形核所需結構起伏和能量起伏就小；形核容易，臨界過冷度小，減少了表面自由能的增加； 4）結構起伏和能量起伏是形核的基礎； 5）形核需要一個臨界過冷度； 3）非均勻形核時晶核形狀和體積由臨界晶核半徑和接觸角共同決定；臨界晶核半徑相同時，接觸角越小

⑺ 臨界晶核的物理意義是什麼形成臨界晶核的充分條件是什麼

一、自發形核 （均勻形核、均質形核）是指在均勻單一的母相中形成新相結晶核心的過程。
1. 自發形核的能量變化
什麼樣的結構起伏能成為結晶的核心?(能量條件\尺寸大小)
形核的實質:晶胚不斷從液態金屬中得到原子而繼續長大。
形核時的能量變化：L—S體積自由能 Fv減少；同時新表面形成→表面自由能 Fs增加。系統總的自由能變化：
F降低有利於結晶的進行。假設晶胚為球形，半徑為r。那麼
△F=-4/3πr3 △Gv +4πr2σ
△Gv:單位體積自由能差；σ：單位表面積自由能
在一定條件下，△Gv；σ均為定值。那麼△F是關於r的函數。
形成臨界晶核時對應的形核功為臨界形核功。
臨界形核功
當晶胚在臨界半徑形核時，系統的總自由能最高，隨r增大，自由能降低，可以自發進行，但畢竟仍大於零（正值），要形核時必須有一定的能量補償。對應於rk時，△F 最大。稱之為臨界形核功 △FK表示。△FK=1/3*AK*σ 是臨界晶核表面能的1/3。這部分能量靠能量起伏來提供--------晶核可以形成
所謂能量起伏是指系統中微小體積所具有的能量，短暫偏離其平均能量的現象。
經過近一步的計算有△FK∝1/ΔT2 隨ΔT增加，△FK劇烈減少。

⑻ 什麼叫臨界晶核它的物理意義及過冷度的定量關系如何

一、自發形核 (均勻形核、均質形核)是指在均勻單一的母相中形成新相結晶核心的過程。 1。 自發形核的能量變化 什麼樣的結構起伏能成為結晶的核心?(能量條件\尺寸大小) 形核的實質:晶胚不斷從液態金屬中得到原子而繼續長大。
形核時的能量變化:L-S體積自由能 Fv減少;同時新表面形成→表面自由能 Fs增加。系統總的自由能變化: F降低有利於結晶的進行。假設晶胚為球形，半徑為r。那麼 △F=-4/3πr3 △Gv +4πr2σ △Gv:單位體積自由能差;σ:單位表面積自由能 在一定條件下，△Gv;σ均為定值。
那麼△F是關於r的函數。 形成臨界晶核時對應的形核功為臨界形核功。 臨界形核功 當晶胚在臨界半徑形核時，系統的總自由能最高，隨r增大，自由能降低，可以自發進行，但畢竟仍大於零(正值)，要形核時必須有一定的能量補償。
對應於rk時，△F 最大。稱之為臨界形核功 △FK表示。△FK=1/3*AK*σ 是臨界晶核表面能的1/3。這部分能量靠能量起伏來提供--------晶核可以形成 所謂能量起伏是指系統中微小體積所具有的能量，短暫偏離其平均能量的現象。
經過近一步的計算有△FK∝1/ΔT2 隨ΔT增加，△FK劇烈減少。

⑼ 功的定義

功,也叫機械功，是物理學中表示力對距離的累積的物理量。與機械能相似的是，功也是標量，國際單位制單位為焦耳。
與位移的夾角小於直角，則機械功為正，亦稱為力做正功，W>0。若力與位移的夾角大於直角，則機械功為負，亦稱為力做負功，或物體克服力做功，W<0。若力的方向與位移方向垂直，則此力不做功：W = 0

如果一個力作用在物體，物體在這個力的方向移動了一段距離，這個力的作用就顯示出了成效，力學里就說這個力做了功（work）。

力學里所說的功包含兩個重要因素：一個是作用在物體上的力，另一個是物體在這個力的方向上移動的距離。

在物理學中，把力與在力的方向上移動的距離的乘積叫做功：
功=力*力的方向上移動的距離（W=F*s）[1]

⑽ 什麼是臨界晶核半徑它的物理意義是什麼

一、自發形核 （均勻形核、均質形核）是指在均勻單一的母相中形成新相結晶核心的過程.
1. 自發形核的能量變化
什麼樣的結構起伏能成為結晶的核心?(能量條件\尺寸大小)
形核的實質:晶胚不斷從液態金屬中得到原子而繼續長大.
形核時的能量變化：L—S體積自由能 Fv減少；同時新表面形成→表面自由能 Fs增加.系統總的自由能變化：
F降低有利於結晶的進行.假設晶胚為球形,半徑為r.那麼
△F=-4/3πr3 △Gv +4πr2σ
△Gv:單位體積自由能差；σ：單位表面積自由能
在一定條件下,△Gv；σ均為定值.那麼△F是關於r的函數.
形成臨界晶核時對應的形核功為臨界形核功.
臨界形核功
當晶胚在臨界半徑形核時,系統的總自由能最高,隨r增大,自由能降低,可以自發進行,但畢竟仍大於零（正值）,要形核時必須有一定的能量補償.對應於rk時,△F 最大.稱之為臨界形核功 △FK表示.△FK=1/3*AK*σ 是臨界晶核表面能的1/3.這部分能量靠能量起伏來提供--------晶核可以形成
所謂能量起伏是指系統中微小體積所具有的能量,短暫偏離其平均能量的現象.
經過近一步的計算有△FK∝1/ΔT2 隨ΔT增加,△FK劇烈減少.