形核功的物理意义是什么

⑴ 液态金属凝固时先要形核，那个形核功是什么意思

你是学材料的吗？推荐你材料科学基础，上海交大版本，p228。
简而言之，就是形核时所需要的最小能量。一方面是原子排列规则导致能量的降低，另一方面是晶胚表面的表面能引起能量的增加。两方面能量的差值就是最终的形核功。

⑵ 解释临界晶核半径和形核功的意义，为什么形核要有一定的过冷度

临界晶核半径r*的意义如下：r＜r*时，产生的晶核极不稳定，随即消散；
r =r*时，产生的晶核处于介稳状态，既可消散也可生长；
r＞r*时，不稳定的晶胚转化为稳定晶核，开始大量形核。
故r*表示原先不稳定的晶胚转变为稳定晶核的临界尺寸。

临界形核功ΔG*的意义如下：表示形核过程系统需克服的能量障碍，即形核“能垒”。只有当
ΔG≥ΔG*时，液相才开始形核。

由形核功的公式可知 对某种晶体而言，VS等参数均为定值，ΔG*∝ΔT－2，过冷度ΔT 越小，形核功ΔG*越大，ΔT→0时，ΔG*→∞，这表明过冷度很小时难以形核，所以物质凝固形核必须要有一定过冷度

⑶ 形核功的定义

大多数固态相变都需经历形核和生长两个阶段。在无扩散型相变中为非热激活形核（变温形核）；扩散型相变的形核与凝固类似，符合经典形核方式；极个别的是无核转变，如调幅分解。新相的形核也有均匀形核和非均匀形核两种方式。均匀形核在均匀母相中，也存在着各种起伏。如果母相中的组态、成分、密度起伏与新相近似时，则在这些区域中就可能形成新相胚芽，当这些胚芽大到一定尺寸时，就可作为稳定晶核而长大。固态转变时，由于新相与母相的比容不同，会产生应变能( ε )，在固-固相变时起着重要作用。设晶胚是半径为 r 的球形，则形成晶胚所引起系统自由能的变化。△G=(-4/3)π(r^3)(△Gv+ε)+4π(r^2)σ将上式中△ G 与 r 之间的函数关系作图。当△ G v +ε <0时，△ G 曲线有极大值△ G * ，称为临界形核功；△ G * 所对应的 r * 称为临界晶核半径。

⑷ 什么是形核功

大多数固态相变都需经历形核和生长两个阶段。在无扩散型相变中为非热激活形核（变温形核）；扩散型相变的形核与凝固类似，符合经典形核方式；极个别的是无核转变，如调幅分解。新相的形核也有均匀形核和非均匀形核两种方式。均匀形核在均匀母相中，也存在着各种起伏。如果母相中的组态、成分、密度起伏与新相近似时，则在这些区域中就可能形成新相胚芽，当这些胚芽大到一定尺寸时，就可作为稳定晶核而长大。固态转变时，由于新相与母相的比容不同，会产生应变能( ε )，在固-固相变时起着重要作用。设晶胚是半径为 r 的球形，则形成晶胚所引起系统自由能的变化。△G=(-4/3)π(r^3)(△Gv+ε)+4π(r^2)σ将上式中△ G 与 r 之间的函数关系作图。

从图中可以看出，当△ G v +ε <0时，△ G 曲线有极大值△ G * ，称为临界形核功；△ G * 所对应的 r * 称为临界晶核半径。

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⑸ 什么叫临界晶核它的物理意义及过冷度的定量关系如何

临界晶核半径：当晶胚的半径r<临界晶胚半径时，晶胚不能成晶核；当晶胚的半径r>临界晶胚半径时，晶胚稳定下来成为晶核；当晶胚的半径r=临界晶胚半径时，晶胚可能成为晶核，也可能消失。可知，过冷度△T增大时，临界晶胚半径减小，所需要的结构起伏小，晶核形成容易。

临界形核功：形成临界晶核时，体积自由能的降低只能抵偿表面能增加的2/3，另外1/3表面能的增加则需要形核功来提供。形核功由液体中的能量起伏提供。能量起伏是形核的必要条件之三。增大过冷度，临界形核功减小，所需能量起伏小，有利于形核。

形核率与过冷度的关系：形核率：单位时间单位体积液相内形成的晶核数目。当过冷度≥临界过冷度时，才可能形核。形核率先是随着过冷度增加而增加，超过极大值后，随过冷度增大而减小。金属的凝固倾向极大，一般在达到极大值前，已经凝固完毕。

(5)形核功的物理意义是什么扩展阅读

概念：新相固态晶核优先出现在过冷液体中的某些区域，这种形核方式即为非均匀形核。

非均匀形核的临界晶核（曲率）半径与均匀形核的临界晶核半径相等，但非均匀形核的晶核为球冠状，体积小，形核所需结构起伏小，有利于形核。

通常情况下，非均匀形核所需要的形核功小于均匀形核的形核功，形核所需能量起伏小，有利于形核，或可以在低得多的过冷度下形核。

⑹ 何谓临界晶核半径，其物理意义是什么

2）非均匀形核的晶核体积小，形核功小； 6）形核率在达到极大值之前，随过冷度增大而增加。
不同点：
与均匀形核相比，非均匀形核的特点： 1）非均匀形核与固体杂质接触相同点 1）形核的驱动力和阻力相同； 2）临界晶核半径相等； 3）形成临界晶核需要形核功，形核所需结构起伏和能量起伏就小；形核容易，临界过冷度小，减少了表面自由能的增加； 4）结构起伏和能量起伏是形核的基础； 5）形核需要一个临界过冷度； 3）非均匀形核时晶核形状和体积由临界晶核半径和接触角共同决定；临界晶核半径相同时，接触角越小

⑺ 临界晶核的物理意义是什么形成临界晶核的充分条件是什么

一、自发形核 （均匀形核、均质形核）是指在均匀单一的母相中形成新相结晶核心的过程。
1. 自发形核的能量变化
什么样的结构起伏能成为结晶的核心?(能量条件\尺寸大小)
形核的实质:晶胚不断从液态金属中得到原子而继续长大。
形核时的能量变化：L—S体积自由能 Fv减少；同时新表面形成→表面自由能 Fs增加。系统总的自由能变化：
F降低有利于结晶的进行。假设晶胚为球形，半径为r。那么
△F=-4/3πr3 △Gv +4πr2σ
△Gv:单位体积自由能差；σ：单位表面积自由能
在一定条件下，△Gv；σ均为定值。那么△F是关于r的函数。
形成临界晶核时对应的形核功为临界形核功。
临界形核功
当晶胚在临界半径形核时，系统的总自由能最高，随r增大，自由能降低，可以自发进行，但毕竟仍大于零（正值），要形核时必须有一定的能量补偿。对应于rk时，△F 最大。称之为临界形核功 △FK表示。△FK=1/3*AK*σ 是临界晶核表面能的1/3。这部分能量靠能量起伏来提供--------晶核可以形成
所谓能量起伏是指系统中微小体积所具有的能量，短暂偏离其平均能量的现象。
经过近一步的计算有△FK∝1/ΔT2 随ΔT增加，△FK剧烈减少。

⑻ 什么叫临界晶核它的物理意义及过冷度的定量关系如何

一、自发形核 (均匀形核、均质形核)是指在均匀单一的母相中形成新相结晶核心的过程。 1。 自发形核的能量变化 什么样的结构起伏能成为结晶的核心?(能量条件\尺寸大小) 形核的实质:晶胚不断从液态金属中得到原子而继续长大。
形核时的能量变化:L-S体积自由能 Fv减少;同时新表面形成→表面自由能 Fs增加。系统总的自由能变化: F降低有利于结晶的进行。假设晶胚为球形，半径为r。那么 △F=-4/3πr3 △Gv +4πr2σ △Gv:单位体积自由能差;σ:单位表面积自由能 在一定条件下，△Gv;σ均为定值。
那么△F是关于r的函数。 形成临界晶核时对应的形核功为临界形核功。 临界形核功 当晶胚在临界半径形核时，系统的总自由能最高，随r增大，自由能降低，可以自发进行，但毕竟仍大于零(正值)，要形核时必须有一定的能量补偿。
对应于rk时，△F 最大。称之为临界形核功 △FK表示。△FK=1/3*AK*σ 是临界晶核表面能的1/3。这部分能量靠能量起伏来提供--------晶核可以形成 所谓能量起伏是指系统中微小体积所具有的能量，短暂偏离其平均能量的现象。
经过近一步的计算有△FK∝1/ΔT2 随ΔT增加，△FK剧烈减少。

⑼ 功的定义

功,也叫机械功，是物理学中表示力对距离的累积的物理量。与机械能相似的是，功也是标量，国际单位制单位为焦耳。
与位移的夹角小于直角，则机械功为正，亦称为力做正功，W>0。若力与位移的夹角大于直角，则机械功为负，亦称为力做负功，或物体克服力做功，W<0。若力的方向与位移方向垂直，则此力不做功：W = 0

如果一个力作用在物体，物体在这个力的方向移动了一段距离，这个力的作用就显示出了成效，力学里就说这个力做了功（work）。

力学里所说的功包含两个重要因素：一个是作用在物体上的力，另一个是物体在这个力的方向上移动的距离。

在物理学中，把力与在力的方向上移动的距离的乘积叫做功：
功=力*力的方向上移动的距离（W=F*s）[1]

⑽ 什么是临界晶核半径它的物理意义是什么

一、自发形核 （均匀形核、均质形核）是指在均匀单一的母相中形成新相结晶核心的过程.
1. 自发形核的能量变化
什么样的结构起伏能成为结晶的核心?(能量条件\尺寸大小)
形核的实质:晶胚不断从液态金属中得到原子而继续长大.
形核时的能量变化：L—S体积自由能 Fv减少；同时新表面形成→表面自由能 Fs增加.系统总的自由能变化：
F降低有利于结晶的进行.假设晶胚为球形,半径为r.那么
△F=-4/3πr3 △Gv +4πr2σ
△Gv:单位体积自由能差；σ：单位表面积自由能
在一定条件下,△Gv；σ均为定值.那么△F是关于r的函数.
形成临界晶核时对应的形核功为临界形核功.
临界形核功
当晶胚在临界半径形核时,系统的总自由能最高,随r增大,自由能降低,可以自发进行,但毕竟仍大于零（正值）,要形核时必须有一定的能量补偿.对应于rk时,△F 最大.称之为临界形核功 △FK表示.△FK=1/3*AK*σ 是临界晶核表面能的1/3.这部分能量靠能量起伏来提供--------晶核可以形成
所谓能量起伏是指系统中微小体积所具有的能量,短暂偏离其平均能量的现象.
经过近一步的计算有△FK∝1/ΔT2 随ΔT增加,△FK剧烈减少.