相变内容提要本章详细介绍了各种相变发生的热力学条件
热力学中的相变现象
热力学中的相变现象相变是物质在某些条件下由一种物态转变为另一种物态的过程。
在热力学中，相变是一个极其重要的概念，它涉及到热力学中的一些重要的基本概念和定律，如熵、热容、热力学势等，同时也与工业生产和自然界中的许多现象有着紧密的联系。
本文将介绍热力学中的相变现象及其相关概念。
一、相变的定义相变是指物质由一种物态转变为另一种物态的过程。
在物理学中，物质的物态包括固态、液态、气态等，根据物态的变化，相变可分为凝固、液化和汽化。
例如，在水分子的运动和相互作用下，若把水温度降到0℃以下，水分子将逐渐停止运动，逐渐形成结晶，此时水从液态向固态发生凝固相变。
二、热力学中相变的基本概念在热力学中，相变的基本概念主要包括焓、熵和自由能等。
1、焓焓是热力学中一个非常基本的概念，用符号 H 表示，表示物质在一定压力下的热能与能量之和。
焓是热交换的重要量度标准，其在相变过程中的改变，可以用于计算相变的热力学参数。
2、熵熵是热力学中另一个重要的基本概念，用符号 S 表示，代表系统的无序程度和随机程度。
熵的增加表示系统的无序度增加，表示物质状态的不稳定性增强，而相变就是物质状态的变化，所以相变与熵的变化密切相关。
3、自由能自由能是另一个热力学中非常基本的概念，用符号 F 表示，它是系统在一定温度、压力条件下对外界发生功的极小值。
在相变前后，自由能的变化量可以用来判定热力学稳定性变化，这是热力学中非常重要的应用。
三、相变中的热力学定律在热力学中，有几个基本的定律能够很好地描述相变现象，它们是：1、热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒定律，它是指：一个系统中的能量总和不会发生减少或增加。
在相变过程中，系统由于热量的吸收和释放使能量的转换发生变化，但它的总量却不会改变。
因此，相变过程中能量的转移可以通过热力学第一定律来计算。
2、热力学第二定律热力学第二定律是描述物质熵增加方向的定律，它表明任何一个孤立的系统都趋向于熵增加的方向发展。
相变与热力学过程的描述
相变与热力学过程的描述热力学是一门研究能量转化和传递的学科，而相变是热力学中一个重要的概念。
相变是指物质在一定条件下由一种物态转变为另一种物态的过程。
在这个过程中，物质的性质会发生显著的变化，例如固体变为液体、液体变为气体等。
本文将从分子层面和宏观层面分别描述相变与热力学过程，并探讨它们的关系。
从分子层面来看，相变是由于分子之间的相互作用力的变化而引起的。
在固体中，分子之间的相互作用力较强，分子排列有序，振动范围较小。
当固体受到外界的加热或加压作用时，分子的振动范围增大，相互作用力减弱，固体开始熔化成液体。
在液体中，分子之间的相互作用力较弱，分子排列无序，可以自由运动。
当液体受到外界的降温或减压作用时，分子的运动范围减小，相互作用力增强，液体开始凝固成固体。
相变的发生与分子之间的相互作用力的变化密切相关。
在宏观层面上，相变是由于物质的热力学性质的变化而引起的。
热力学性质包括温度、压力和物质的热容等。
当物质受到外界的加热时，温度升高，物质的热容增大，分子的平均动能增加。
当物质的平均动能达到一定程度时，相变开始发生。
例如，当固体受到加热时，温度升高，固体的热容增大，固体开始熔化成液体。
相变的发生与物质的热力学性质的变化密切相关。
热力学过程是指物质在能量转化和传递过程中所遵循的规律。
热力学过程可以分为准静态过程和非准静态过程。
准静态过程是指物质在无限缓慢的过程中进行能量转化和传递，系统始终处于平衡状态。
在准静态过程中，物质的温度、压力等热力学性质都可以被精确测量和计算。
非准静态过程是指物质在短时间内进行能量转化和传递，系统无法达到平衡状态。
在非准静态过程中，物质的温度、压力等热力学性质难以准确测量和计算。
相变与热力学过程有着密切的关系。
在相变过程中，物质的热力学性质发生变化，例如固体熔化成液体时，物质的热容增大。
相变过程可以看作是一种特殊的热力学过程，它在一定条件下发生，且具有明确的起点和终点。
相变过程可以通过热力学的方法进行描述和分析，例如可以计算相变的温度、压力等参数。
化学十八物质的相变与热力学分析
化学十八物质的相变与热力学分析相变是物质在一定条件下由一种状态转变为另一种状态的过程。
化学中，我们常见的相变有固态到液态的熔化、液态到气态的汽化、气态到液态的凝华、液态到固态的凝固等。
这些相变背后的热力学性质对于我们理解物质行为以及应用研究具有重要意义。
本文将对18种常见物质的相变进行热力学分析。
1. 水（H2O）水的相变表现出了许多特殊性质。
在常压下，0℃处水从液态转变为固态，称为结冰；100℃处水由液态转变为气态，称为沸腾。
水的相变分别对应着凝固潜热和汽化潜热，其数值分别为334焦耳/克和2260焦耳/克。
2. 铁（Fe）铁的相变点位于1535℃，称为铁的熔点。
在熔点以下，铁属于固态；在熔点以上，铁转变为液态，即熔化。
铁的固态到液态的相变所吸收的能量称为熔化潜热。
3. 氧气（O2）在常温常压下，氧气处于气态。
氧气的凝固点为-218.79℃，在该温度下由气态转变为固态。
氧气的凝固潜热为222焦耳/克。
4. 硫酸（H2SO4）为固态。
硫酸的凝固潜热为512焦耳/克。
5. 汞（Hg）汞是唯一一个常温常压下为液态的金属元素。
其固态到液态的相变称为熔化，熔点为-38.83℃。
汞的熔化潜热为11.26焦耳/克。
6. 氨（NH3）氨在常温常压下为气态。
其临界温度为132.4℃，当温度超过该值时，氨转变为液态。
氨的气态到液态的相变称为凝结，其凝结潜热为582焦耳/克。
7. 氯气（Cl2）氯气在常温常压下为气态。
其凝结点为-101.5℃，即氯气由气态转变为固态。
氯气的凝结潜热为188焦耳/克。
8. 二氧化碳（CO2）二氧化碳在常温常压下为气态。
其凝结点为-78.5℃，当温度低于该值时，二氧化碳由气态转变为固态。
二氧化碳的凝结潜热为25.2焦耳/克。
9. 苯（C6H6）苯在常温常压下为液态。
其熔点为 5.5℃，即苯从液态转变为固态。
苯的凝固潜热为34.7焦耳/克。
10. 乙醇（C2H5OH）为固态。
乙醇的凝固潜热为110焦耳/克。
相变与相变热固体液体与气体的相变过程
相变与相变热固体液体与气体的相变过程相变与相变热——固体、液体与气体的相变过程相变是物质由一种物态转变为另一种物态的过程，包括固体到液体的熔化、液体到气体的沸腾、固体到气体的升华等。
在相变过程中，伴随着能量的吸收或释放，这个过程中吸收或释放的能量称为相变热。
本文将介绍固体、液体和气体的相变过程以及相变热的性质和影响因素。
一、固体到液体的相变当固体加热到一定温度时，固体分子的热运动速度增加，克服了分子间的吸引力，使得固体变成液体。
这个过程称为熔化。
在熔化的过程中，固体吸收了一定的热量，固体的温度停留在熔点上，将热量转化为内能来克服分子间的吸引力。
相变热是指单位质量的物质从固态到液态的熔化所吸收的热量。
相变热的大小取决于物质的性质和质量。
对于晶体物质来说，相变热是固定值，是与物质的种类有关的物性常数，通常用J/g或cal/g表示。
不同物质的相变热在数量上有很大差异，例如水的熔化热为334J/g，而铁的熔化热则为257 J/g。
二、液体到气体的相变液体加热到一定温度时，部分液体分子具有较高的能量，克服了液体表面的吸引力，从而脱离液面转变为气体。
这个过程称为沸腾。
在沸腾的过程中，液体吸收了大量的热量，用于克服液体间的分子间吸引力和将分子从液面送入气相。
相变热的大小取决于物质的性质和液体与气体之间的温度差。
在常压下，沸腾温度是固定的。
不同物质的沸腾温度也存在差异，例如水的沸腾点为100摄氏度，而乙醇的沸腾点则为78.3摄氏度。
三、固体到气体的相变除了固体到液体的熔化和液体到气体的沸腾，物质还存在着固体直接转变为气体的相变过程，这个过程称为升华。
在常温下，某些物质具有较大的蒸气压，当外界压强小于或等于物质的蒸气压时，物质的表面分子就能直接转移到气态而不经过液态。
在这个过程中，固体会吸收大量的热量，固体的温度停留在升华温度上，将热量转化为内能来克服分子间的吸引力。
相变热的大小同样取决于物质的性质和质量。
相对于熔化和沸腾，升华过程中的相变热一般较大，且与物质的种类有关。
相变知识点总结
相变知识点总结一、相变的基本概念相变是指物质在一定条件下由一种物态转变为另一种物态的过程。
在常见的物质中，我们可以观察到凝固、熔化、汽化和凝结等相变现象。
从微观的角度来看，相变是由于物质微观结构发生改变所引起的。
在相变过程中，物质的分子和原子之间发生重新排列，从而导致了物质性质的改变。
1. 凝固：当物质从液态转变为固态时，称为凝固。
在凝固的过程中，物质的分子或原子重新排列成规则的晶体结构，形成了固体的状态。
例如，水在温度低于0℃时会凝固成冰。
2. 熔化：当物质从固态转变为液态时，称为熔化。
在熔化的过程中，物质的分子或原子逐渐失去有序排列，形成了液体的状态。
例如，冰在温度高于0℃时会熔化成水。
3. 蒸发：当物质从液态转变为气态时，称为蒸发。
在蒸发的过程中，液体表面的分子会获得足够的能量，从而克服表面吸附力，逸出液体表面成为气体。
例如，水在加热的过程中会发生蒸发。
4. 凝结：当物质从气态转变为液态时，称为凝结。
在凝结的过程中，气体中的分子会失去足够的能量，从而聚集在一起形成液滴。
例如，水蒸气在冷却的过程中会凝结成水滴。
二、相变的特点相变具有以下几个特点：1. 温度不变：在相变的过程中，物质的温度不发生变化。
这是因为相变过程中，吸收的热量用于克服分子间的相互作用力，而不是用于提高温度。
因此，相变过程中的温度保持不变。
2. 热量变化：相变过程中，物质吸收或释放的热量称为相变潜热。
相变潜热是使单位质量物质发生相变所需要的热量。
凝固和凝结过程中，物质释放热量；熔化和蒸发过程中，物质吸收热量。
3. 对外界压力的依赖性：相变的过程受外界压力的影响。
一般来说，增加外界压力会使物质的凝固点和熔化点升高，蒸发点和凝结点降低。
这是因为在高压下，分子活动受到限制，所以相变需要更高的温度或更低的温度才能发生。
三、相变的图像表示相变的过程可以用相变图来表示，相变图是表示物质在不同温度和压力条件下的各种物态之间的转变关系的图表。
热力学中的相变与相变热
热力学中的相变与相变热热力学是研究能量转化和传递的科学，其中相变是热力学中一个重要的概念。
相变是物质在一定条件下由一种相转变为另一种相的过程，它在自然界和工业生产中都具有重要的意义。
本文将探讨热力学中的相变及其相关的相变热。
一、相变的概念相变指的是物质由一个物态转化为另一个物态的过程。
在热力学中，物质存在三种基本物态，即固体、液体和气体。
当物质从一个物态转变为另一个物态时，它的宏观性质会发生显著的改变，如密度、形状、颜色等。
相变可以分为两种类型：一种是一级相变，又称为相变跃迁；另一种是二级相变，又称为连续相变。
一级相变发生时，物质在相变过程中会吸收或释放大量的热量，如水从固态转变为液态时吸收的热量就是相变热。
而二级相变则不伴随相变热的吸收或释放。
二、相变的特性相变具有以下几个基本特性：1. 温度和压力：相变是由温度和压力决定的，在一定的温度和压力条件下物质才会发生相变。
例如，水在常压下的沸点是100摄氏度，达到这个温度时水会从液态转变为气态。
2. 热交换：相变过程中会发生热交换，即物质吸收或释放热量。
相变时吸收的热量称为相变潜热，它与物质的性质有关。
相变潜热是在温度和压力不变的情况下，单位质量的物质从一个物态转变为另一个物态时所吸收或释放的热量。
3. 能量守恒：在相变发生时，能量守恒定律依然成立。
即物质由一个物态转变为另一个物态时，系统的能量总量不会改变，只是能量的形式发生了改变。
三、相变热相变热指的是物质在相变过程中吸收或释放的热量。
相变热是相变过程中特有的热量变化，它与物质的性质、温度和压力有关。
1. 相变热的计算相变热的计算需要考虑物质的质量或摩尔数。
如果考虑质量，那么相变热的计算公式为：相变热 = 吸收或释放的热量 / 物质的质量如果考虑摩尔数，那么相变热的计算公式为：相变热 = 吸收或释放的热量 / 物质的摩尔数2. 相变热的应用相变热在实际生活和工业生产中有广泛的应用。
例如，水的凝固热和汽化热在冷却和加热过程中发挥重要的作用。
热力学中的相变现象
热力学中的相变现象热力学是研究能量转化和过程的科学，而相变现象则是热力学中的重要概念之一。
相变指的是物质由一种相态转变为另一种相态的过程，例如液化、固化和气化等。
在本文中，我们将探讨热力学中的相变现象及其背后的原理。
一、相变的定义与分类相变是物质在一定条件下由一种状态转变为另一种状态的过程。
根据物质的性质和转变的条件，相变可以分为凝固、熔化和汽化三种基本类型。
1. 凝固：凝固是指物质由液态转变为固态的过程。
当温度降低到某一点，液体中的分子或离子开始有序排列，形成固态结晶体。
2. 熔化：熔化是指物质由固态转变为液态的过程。
当温度升高到某一点，固体中的分子或离子离开有序排列，变得更加自由运动。
3. 汽化：汽化是指物质由液态转变为气态的过程。
当温度升高到某一点，液体中的分子或离子足够具有逃离液体表面的能量，形成气体状态。
二、相变的热力学原理热力学中的相变现象与物质的内能变化及熵变有关。
在一个封闭系统中，相变发生时，物质的内能会发生变化，而系统的熵也会发生变化。
1. 内能变化：在相变过程中，虽然温度保持不变，但是物质的内能却发生了变化。
这是因为相变过程中，分子间的相互作用和排列方式发生了改变，导致内能的变化。
2. 熵变：熵是衡量系统无序程度的物理量，相变过程中也会发生熵的变化。
例如凝固过程中，液体变为有序排列的固体，系统的熵会减小。
而汽化过程中，液体变为高度无序的气体，系统的熵会增加。
根据热力学第二定律，熵的增加趋势是不可逆的，即自发向高熵状态变化。
因此，相变过程也符合热力学第二定律的要求。
三、相变与相图相图是描述特定物质在不同温度和压力下各相态之间转变关系的图表。
在相图中，可以清晰地看到物质的相变点和相变曲线。
1. 相变点：相变点是指在一定的温度和压力下，物质由一种相态转变为另一种相态的临界条件。
例如水的相变点在常压下是0摄氏度（冰点）和100摄氏度（沸点）。
2. 相变曲线：相变曲线是用来表示不同相态之间转变的曲线。
相变内容提要本章详细介绍了各种相变发生的热力学条件
第八章 相变内容提要：本章详细介绍了各种相变发生的热力学条件、动力学过程、相变与材料性能关系以及相变研究中采用的某些技术，并对玻璃分相的热力学与动力学作了详细的讨论。
相变过程是物质从一个相庄、转变为另一个相的过程。
一般相变前后相的化学组成不变。
狭义上讲，相变仅限于同组成的两相之间的结构变化。
广义概念，相变应包括过程前后相组成发生变化的情况。
一级相变与二级相变：相变时两相化学势相等但化学势的一阶偏微商不相等称为一级相变。
发生一级相变时有潜热和体积的变化。
因此，熔化、升华、凝固、气化、晶型转变都属于一级相变。
相变时两相化学势相等，其一阶偏微商也相等，但二阶偏微商不相等称为二级相变。
发生二级相变时无潜热和体积变化，只有热容量、膨胀系数和压缩系数的变化。
马氏体相变的特征是相变时新相和母相之间具有严格的趋向关系，靠切变维持共格晶界，并存在一个习性平面，在相变前后保持既不扭曲变形也不旋转变形的状态。
相变热力学与相变动力学：当一个熔体（溶液）冷却发生相变时，系统由一个相变为两个相，这使体系在能量上出现两个变化。
一是系统中一部分原子（离子）从高自由焓状态（如液态）转变为低自由焓的另一状态（如晶态），使系统自由焓减少1G ∆。
另一是由于产生新相形成了新的界面就需要做功，从而使系统自由焓增加2G ∆，因此系统在整个相变过程中自由焓的变化G ∆应为此两项的代数和，即γA G V G G G V +∆=∆+∆=∆21式中V ——新相的体积；V G ∆ ——单位体积中旧相和新相之间的自由能之差固液G G -；A ——新相总表面积；γ——新向界面能。
G ∆大小将决定新生相（晶核）是否稳定存在与能否长大。
假设新相晶胚是球形，则G ∆=γππ⨯⨯+∆⨯⨯n r G n r V 23434 式中r ——球形晶胚半径；n ——单位体积中半径r 的晶胚数。
当0T T HG ∆∆=∆时，T ∆为过冷度，0T 为相变平衡温度。
则γππ⨯⨯+∆⨯∆⨯⨯=∆n r T T H n r G 203434 某些晶核由于能量涨落而达到某一临界尺寸时，晶核进一步长大会使系统的自由焓越来越低而成为稳定的系统，这种晶核称为临界晶核，其半径称为临界半径，相应的自由焓称为临界自由焓或成核位垒，分别表示为Vk G r ∆-=γ2 γπk V k A G nr G 31)(31623=∆=∆ 均匀成核是指晶核从均匀的单相熔体中产生的几率处处是相同的（或称均匀成核）。
相变的条件与热力学计算
相变的条件与热力学计算相变是物质由一种状态转变为另一种状态的过程，常见的相变有固体到液体的熔化、液体到气体的汽化以及固体到气体的升华。
相变发生的条件与热力学计算密切相关，本文将探讨相变的条件以及热力学计算的方法。
一、相变的条件相变在一定的条件下才能发生，主要包括温度、压力和物质的性质等因素。
1. 温度条件温度是相变发生的关键因素之一。
对于普通物质而言，相变通常在一定的温度范围内进行。
例如，对于水来说，在标准大气压下，0℃以下会发生冻结相变，0℃到100℃之间会发生液体与气体之间的转变。
2. 压力条件压力也是影响相变的重要因素之一。
在一定的温度下，不同压力下相变的发生时间和条件也会有所不同。
以水为例，当压力增加时，水的沸点会升高，当压力降低时，水的沸点会降低。
3. 物质性质条件不同物质的相变条件也会存在差异。
例如，金属的熔化点通常较高，而非金属物质的熔化点通常较低。
物质的分子结构、化学组成和相互作用力等因素都会影响相变的条件。
二、热力学计算方法在研究相变过程时，热力学计算是一种重要的方法。
通过热力学计算，可以得到相变的热力学参数，例如相变的焓变、熵变和自由能变化等。
1. 焓变在相变过程中，焓的变化量被定义为相变时物质所吸收或释放的热量。
焓变可以通过测量相变前后的热量以及温度变化来计算。
焓变的计算方法可以使用热容和热量转移方程进行估算。
2. 熵变熵的变化量表示了在相变过程中物质的无序程度的变化。
熵变的计算方法可以利用熵的定义公式和热力学基本方程进行计算。
熵变的正负值可以表征相变是熵增（正）还是熵减（负）的过程。
3. 自由能变化自由能变化是相变过程中物质可能发生的方向和稳定性的判断依据。
通过计算相变前后的自由能变化，可以了解相变是否会自发发生。
自由能变化可以通过自由能的定义公式和热力学基本方程进行计算。
通过热力学计算，可以获得相变的热力学参数，从而对相变过程进行分析和预测。
这对于材料科学、化学工程以及能源研究等领域都有着重要的意义。
热力学中的相变现象知识点总结
热力学中的相变现象知识点总结热力学是研究物质能量转换和物质的宏观行为的科学分支。
在热力学中，相变现象是物质在特定条件下从一种相态转变为另一种相态的过程。
本文将对热力学中的相变现象进行一些知识点的总结。
1. 相变的定义相变是物质在一定温度和压力条件下由一种相态转变为另一种相态的过程。
相变包括固态向液态的熔化、液态向气态的汽化、气态向液态的凝结以及液态向固态的凝固等过程。
2. 相变的热力学特性相变过程中，物质的温度保持不变，这是因为在相变过程中，物质吸收或释放的热量用来克服分子或原子间的相互作用力，使得相变发生。
这个过程中，物质的内能不发生改变。
3. 热力学相变图热力学相变图是用来描述物质随着温度和压力变化而发生相变的图表。
在热力学相变图中，横轴表示温度，纵轴表示压力，不同的相态以曲线或直线表示。
例如，对于水，冰的相变曲线表示了冰到水的熔化，水的相变曲线表示了水到水蒸气的汽化。
4. 相变的热力学描述相变过程中，物质吸收或释放的热量可以由热容量和热交换公式来描述。
热容量是物质单位质量在相变过程中吸收或释放的热量，一般用单位质量的物质的温度改变1摄氏度所需要的热量来表示。
5. 相变的状态方程相变过程可以通过一些状态方程来描述，最常用的是克拉珀龙方程和麦克斯韦方程。
克拉珀龙方程描述了在相变点附近物质的状态变化，麦克斯韦方程描述了在不同相态之间的状态变化。
6. 相变的分类相变可以分为一级相变和二级相变。
一级相变指的是物质在相变过程中吸收或释放的潜热（单位质量的物质在相变过程中吸收或释放的热量）突变，例如冰到水的熔化过程。
二级相变指的是物质在相变过程中吸收或释放的潜热不突变，例如水蒸气到水的凝结过程。
7. 相变的应用相变在生活中有许多应用，例如冷藏食品中的冷冻相变、制备高纯度合金的晶粒细化相变、汽车制动系统中的制动液的沸腾相变等。
总结：热力学中的相变现象是物质在特定温度和压力条件下从一种相态转变为另一种相态的过程。
理解物理化学中的相变与热力学过程
理解物理化学中的相变与热力学过程相变与热力学过程是物理化学中的重要内容。
它们描述了物质在不同条件下的状态变化和能量转化过程。
理解相变与热力学过程对于了解物质的性质和探索自然规律具有重要意义。
一、相变的基本概念相变是指物质由一种状态转变为另一种状态的过程。
在相变过程中，物质的微观结构发生了变化，伴随着能量的吸收或释放。
常见的相变包括固体的熔化、汽化，液体的凝固、汽化，气体的凝华、汽化等。
相变可以分为两类：一类是一相转变，即物质在一种状态下发生变化，例如水的熔化和汽化；另一类是两相转变，即物质由一种状态直接转变为另一种状态，例如水的凝固和沸腾。
二、热力学过程的基本原理热力学过程描述了物质在能量交换下的变化过程。
它关注的是物质的状态和能量之间的关系。
热力学过程可以分为准静态过程和非准静态过程。
准静态过程是指系统与外界之间的能量交换非常缓慢，系统内各个部分之间的变化趋势一致，可以近似看作连续变化的过程。
准静态过程对应热力学平衡态，可以用一系列平衡态来描述。
例如，气体的等温膨胀过程就可以看作准静态过程。
非准静态过程则是指系统与外界之间的能量交换迅速而不可逆，系统内各个部分之间的变化不一致。
在非准静态过程中，系统无法达到平衡态。
例如，气体的绝热膨胀过程就是一个非准静态过程。
三、相变与热力学过程的关系相变与热力学过程密切相关。
相变是热力学过程中能量转化的一种表现形式。
在相变过程中，物质吸收或释放了潜热，这是由于物质微观结构的变化所导致的。
根据热力学第一定律，能量守恒，即能量不会被创造或消失，只会转化为其他形式。
在相变过程中，物质的内能发生了变化，体系的总能量也发生了变化。
根据热力学第二定律，能量转化的方向是有一定规律的。
例如，在凝固过程中，物质会向低温区域传递热量，使系统的熵减小。
理解相变与热力学过程对于工程和科学研究具有重要意义。
在工程中，相变和热力学过程的研究可以用于设计高效能源系统或改善材料性能。
在科学研究中，相变和热力学过程的认识可以帮助我们更好地理解物质的性质和探索自然界的规律。
物态变化相变过程的热力学分析
物态变化相变过程的热力学分析物态变化是物质由一种状态转变为另一种状态的过程，常见的物态变化包括凝固、熔化、蒸发和凝结等。
这些过程中，热力学扮演着重要的角色。
本文将对物态变化的热力学进行分析，以便更好地理解其中的原理和机制。
1.相变过程的基本概念相变是物质由一个相转变为另一个相的过程。
在固体-液体之间的相变中，物质从固体状态转变为液体状态，称为熔化；在液体-气体之间的相变中，物质从液体状态转变为气体状态，称为蒸发；而在气体-液体之间的相变中，物质从气体状态转变为液体状态，称为凝结。
凝固是液体-固体相变的过程。
这些相变过程中，有一些基本的热力学概念需要了解。
2.熔化过程的热力学分析熔化是物质由固体转变为液体的过程。
在熔化过程中，固体的结构被打破，分子或离子之间的连接逐渐减弱，使得物质形成了液体的状态。
从热力学的角度来看，熔化是一个过程，其中熵的增加是出现物态转变的重要原因。
在熔化过程中，固体吸收热量，使其内能增加。
这个过程可以由热力学中的焓变来描述，即焓的增加是熔化过程中的一个重要指标。
焓变的大小可以通过熔化潜热来衡量，即单位质量固体从固态到液态转变所吸收的热量。
3.蒸发过程的热力学分析蒸发是物质由液体转变为气体的过程。
在蒸发过程中，液体的表面分子获得足够的能量，克服液体表面张力，从而逸出液面，并进入气相。
热力学上，蒸发是液体通过吸收热量，增加内能形成气体状态的过程。
蒸发是一个表面现象，液体的蒸发速率与温度、液体表面积及压力等因素有关。
比较常用的描述蒸发速率的参数是蒸发潜热，它表示单位质量液体从液态蒸发成气态时所吸收或者释放的热量。
4.凝结过程的热力学分析凝结是物质由气体状态转变为液体状态的过程。
在凝结过程中，气体分子之间的间隔减小，形成了液体的状态。
热力学上，凝结是一个吸热过程，即气体释放热量，从而减少内能。
凝结过程与蒸发过程正好相反，两者的热力学关系是互为逆过程。
在凝结过程中，凝结潜热表示单位质量气体从气态凝结为液态所释放的热量。
相变与热力学定律
相变与热力学定律相变是物质由一种态转变为另一种态的现象，常见的相变有凝固、融化、汽化和凝华。
在研究相变的过程中，热力学定律起着重要的作用。
本文将介绍相变的基本概念和热力学定律，并探讨它们在实际应用中的意义。
一、相变的基本概念相变是物质在一定条件下由一种状态转变为另一种状态的过程。
在相变中，物质的组织结构、分子排列和热力学性质都将发生变化。
相变的基本类型包括凝固、融化、汽化和凝华。
凝固是指物质从液态向固态转变的过程。
当物质的温度降低至凝固点以下时，分子将逐渐减少动力，逐渐排列成固定的晶格结构，形成固态。
例如，水在0℃以下逐渐凝固成冰。
融化是指物质从固态向液态转变的过程。
当物质的温度升高至融化点以上时，晶格结构将逐渐解开，分子间的排列将变得混乱，形成液态。
以冰为例，当冰的温度升高至0℃以上时，冰会逐渐融化成水。
汽化是指物质从液态向气态转变的过程。
当物质的温度升高至沸点以上时，液体内部的分子将获得足够的能量，克服表面张力，逸出液面转变为气态。
以水为例，当温度升高至100℃以上时，水会逐渐汽化成水蒸气。
凝华是指物质从气态直接转变为固态的过程，也称为气态凝固。
例如，水蒸气在适当条件下直接凝华成冰，而不经过液态。
二、热力学定律与相变热力学是研究物质能量转化和相互作用规律的学科。
在相变中，热力学定律对于描述和解释物质的相变过程至关重要。
1. 第一热力学定律第一热力学定律是能量守恒定律的数学表述。
它表明，相变过程中的能量变化等于吸收或释放的热量加上做功的变化，即ΔE = Q + W。
其中，ΔE表示系统内能的变化，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外做功。
在相变过程中，系统需要吸收或释放一定的热量才能完成相变。
例如，将冰加热到融化点以上时，系统需要吸收热量才能使冰融化成水，而在融化过程中，系统内能的变化等于吸收的热量。
2. 第二热力学定律第二热力学定律是描述物质相变方向的定律。
根据第二热力学定律，不同物质的相互转变具有一定的规律性。
物质的相变与热力学
物质的相变与热力学物质的相变是指物质由一种物态转变为另一种物态的过程。
这种转变是由于温度、压力等外界条件的改变所引起的，同时伴随着能量的转移和分子结构的调整。
在物质的相变过程中，热力学起着重要的作用。
1. 相变的基本概念相变是物质从一种物态转变为另一种物态的过程。
常见的相变形式有固态到液态的熔化，液态到气态的汽化以及气态到液态的凝结等。
这些相变过程都是由于物质内部的微观结构发生改变而引起的。
相变的过程可以用热力学来描述和理解。
热力学是研究物质能量转化与能量转移的科学，可以通过对物质的相变过程进行分析来探索物质内部的能量变化和转移规律。
2. 相变的热力学特性相变过程中存在着一些热力学特性，包括相变温度、相变潜热和相变平衡。
相变温度是指物质从一种物态转变为另一种物态时所需要的临界温度。
在相变温度下，物质的两种物态可以共存，当温度超过或低于相变温度时，物质将转变为相应的物态。
相变潜热是指在相变过程中物质吸收或释放的热量。
在相变过程中，物质的内部结构发生改变，伴随着能量的转移。
当物质从一种物态转变为另一种物态时，吸收或释放的热量就是相变潜热。
相变平衡是指物质从一种物态向另一种物态转变时，两种物态之间达到平衡状态。
在相变平衡状态下，物质的两种物态之间存在着平衡的能量转移。
3. 相变过程中的熵变熵是描述物质无序程度的物理量，可以用来衡量物质内部能量的分散情况。
在相变过程中，随着物质的相变，熵也会发生变化。
在固态到液态的熔化过程中，物质的熵增加，即物质的有序结构发生破坏，分子的排列更加无序。
而在液态到气态的汽化过程中，物质的熵继续增加，分子的无序程度进一步增加。
相反，在气态到液态的凝结过程中，物质的熵会减小，分子的无序程度逐渐减小。
而在液态到固态的凝固过程中，物质的熵减小到最小，分子排列重新变得有序。
4. 热力学与相变的应用——相变热能的利用相变过程中释放或吸收的热量可以被应用于各种能源转换和储存中。
例如，蓄热系统利用水的熔化和凝固过程来储存热量。
第十八章相变的基本原理
第十八章相变的基本原理相变是物质在一定条件下经历由一种状态向另一种状态的转变的过程。
在相变中，物质的一些性质会发生明显的改变，比如熔化、固化、汽化等。
相变是物质研究中非常重要的课题之一，也对日常生活产生了重要影响。
在本章中，我们将介绍相变的基本原理。
相变的基本原理可以通过热力学原理来解释。
根据热力学原理，物质的状态取决于其内能、熵和体积这三个宏观量。
而相变则是由于物质内能、熵和体积的改变而引起的。
首先，我们来看物质的内能。
内能是物质分子之间相互作用的结果，它包括分子的动能和势能。
当物质发生相变时，其内能也会发生变化。
例如，在熔化过程中，物质通过吸收热量增加其内能，从而使分子间的相互作用减弱，使固态结构破裂，成为液态。
而在凝固过程中，物质会释放热量，内能降低，从而使分子间的相互作用增强，形成固态。
因此，相变的内能变化可以用来解释相变的发生。
其次，我们来看物质的熵。
熵是描述物质无序度的物理量，它越大表示物质越无序。
相变时物质的熵也会发生变化。
在相变过程中，物质的有序度发生改变，从而使熵发生变化。
例如，在汽化过程中，液态分子变成气态分子，无序度增加，熵增加。
而在凝固过程中，气态分子变为固态分子，无序度减小，熵减小。
因此，相变的熵变化可以用来解释相变的原因。
最后，我们来看物质的体积。
相变时物质的体积也会发生变化。
例如，在熔化过程中，物质的体积会增大，而在凝固过程中，体积会减小。
相变时物质体积的改变反映了分子间相互作用的变化情况。
在相变过程中，分子间相互作用的变化导致了物质结构的改变，从而使体积发生变化。
综上所述，相变的基本原理是由于物质的内能、熵和体积的改变导致的。
在相变中，物质的内能发生变化，分子间相互作用的强度和有序度发生改变，从而使相变发生。
相变的基本原理是热力学原理的应用，可以解释相变的发生和性质变化。
相变不仅在物质科学研究中具有重要意义，也在日常生活中产生了深远影响。
例如，我们可以利用相变的原理来制冷、加热、加工材料等。
相变原理复习提纲
相变原理复习提纲第一章固态相变概论相变：指在外界条件（如温度、压力等）发生变化时，体系发生的从一相到另一相的变化过程。
固态相变金属或陶瓷等固态材料在温度和/或压力改变时，其内部组织或结构会发生变化，即发生从一种相状态到另一种相状态的改变。
物相的突变体现在那些方面？（1）从一种结构变化为另一种结构:结构变化（2）化学成分的不连续变化（3）某种物理性质的跃变以上三种情况可以单独出现，也可以同时出现。
试总结固态相变的特征1、相界面特殊（不同类型，具有不同界面能和应变能）2、新旧相之间存在一定位向关系与惯习面3、相变阻力大（弹性应变能作用）4、易产生过渡相（降低形核功）5、晶体缺陷的影响（提供驱动力）共格界面：若两相晶体结构相同、点阵常数相等、或者两相晶体结构和点阵常数虽有差异，单存在一组特定的晶体学平面使两相原子之间产生完全匹配。
此时，界面上原子所占位置恰好是两相点阵的共有位置，界面上原子为两相所共有，这种界面称为共格界面。
当两相之间的共格关系依靠正应变来维持时，称为第一类共格；而以切应变来维持时，成为第二类共格。
半共格界面：半共格界面的特点：在界面上除了位错核心部分以外，其他地方几乎完全匹配。
在位错核心部分的结构是严重扭曲的，并且点阵面是不连续的。
非共格界面：当两相界面处的原子排列差异很大，即错配度δ很大时，两相原子之间的匹配关系便不在维持，这种界面称为非共格界面；一般认为，错配度小于0.05时两相可以构成完全的共格界面；错配度大于0.25时易形成非共格界面；错配度介于0.05～0.25之间，则易形成半共格界面。
一级相变相变前后若两相的自由能相等，但自由能的一级偏微商（一阶导数）不等的相变。
特征：相变时：体积V，熵S，热焓H发生突变，即为不连续变化。
晶体的熔化、升华，液体的凝固、气化，气体的凝聚，晶体中大多数晶型转变等。
二级相变相变时两相的自由能及一级偏微商相等，二级偏微商不等。
特征：在临界点处，这时两相的化学位、熵S和体积V相同；但等压热容量Cp、等温压缩系数β、等压热膨胀系数α突变。
物质的相变和热力学
物质的相变和热力学引言物质的相变是自然界中常见的现象之一。
无论是水的沸腾、冰的融化，还是金属的熔化，都是物质在不同条件下发生相变的例子。
这些相变背后隐藏着热力学的规律和原理，通过研究物质的相变，我们可以更好地理解自然界中的各种现象。
第一节：相变的基本概念相变是指物质在一定条件下由一种物态转变为另一种物态的过程。
常见的物态包括固态、液态和气态。
相变可以是从固态到液态的熔化，也可以是从液态到气态的汽化，还可以是从固态直接到气态的升华。
这些相变过程都受到热力学规律的制约。
第二节：热力学的基本原理热力学是研究能量转化和能量传递的科学。
它的基本原理包括能量守恒定律和熵增定律。
能量守恒定律指出，在一个封闭系统中，能量的总量是不变的，只能从一种形式转化为另一种形式。
熵增定律则指出，在一个孤立系统中，熵（系统的无序程度）总是增加的。
这两个原理为我们理解相变提供了基础。
第三节：相变的热力学描述相变是一个热力学过程，因此可以用热力学参数来描述。
其中最重要的参数是温度和压力。
通过改变温度和压力，我们可以控制物质的相变过程。
例如，水在常压下的沸腾温度是100摄氏度，但如果增加压力，沸腾温度会相应地提高。
这种温度和压力的变化对相变过程产生了重要影响。
第四节：相变的热力学图像热力学图像是描述相变过程的重要工具。
其中最常见的是相图，它以温度和压力为坐标，展示了物质在不同条件下的相态变化。
相图可以帮助我们预测和理解物质的相变行为。
例如，水的相图可以告诉我们在不同温度和压力下，水是处于固态、液态还是气态。
第五节：相变的应用相变在生活中有许多实际应用。
一个典型的例子是冷冻食品的保存。
冷冻食品通过降低温度，使水从液态转变为固态，从而达到长时间保存的目的。
另一个例子是空调系统。
空调通过改变制冷剂的压力和温度，实现了从气态到液态的相变，从而吸收热量并降低室内温度。
结论物质的相变是热力学的重要研究对象。
通过研究相变过程，我们可以更好地理解物质的性质和行为。
物质的相变与热力学
物质的相变与热力学相变是指物质在一定条件下从一种状态转变为另一种状态的过程。
在自然界和生活中，我们经常遇到各种物质的相变现象，比如水的沸腾、冰的融化等。
这些现象的背后隐藏着热力学的规律和原理。
本文将探讨物质的相变与热力学之间的关系。
一、物质的相变类型物质的相变可以分为几种不同类型，包括固体的熔化、气体的凝结、气体的汽化等。
下面我们逐一介绍这些相变类型及其特点。
1. 固体的熔化固体的熔化是指物质从固体状态转变为液体状态的过程。
当固体受到一定的热量作用时，其分子间的排列结构松散，从而形成一个无序的液体。
这个过程中，固体的温度保持不变，直到所有的固体完全熔化。
2. 液体的凝结液体的凝结是指物质从液体状态转变为固体状态的过程。
当液体的温度降低到一定程度时，分子之间的排列结构重新有序，形成固体。
液体的凝结点通常是液体的冰点。
3. 气体的汽化气体的汽化是指物质从气体状态转变为液体或固体状态的过程。
当气体受热量作用时，分子间的距离增加，形成一个无序的液体或固体。
汽化分为两种类型，即液化和固化。
液化是指气体直接转变为液体，而固化是指气体直接转变为固体。
二、热力学基本概念热力学是研究物质之间能量转化和相互作用的学科。
在物质的相变过程中，热力学起着重要的作用。
以下是一些热力学的基本概念：1. 温度温度是物质内部粒子热运动能量的度量，通常用摄氏度或开尔文度来表示。
温度的提高可以增加物质内部粒子的运动速度，从而导致相变。
2. 热量热量是能量传递的一种形式，是物质内部粒子热运动能量的传递。
热量的传递可以导致物质的相变，比如在加热水时，热量的传递引起水的沸腾。
3. 热平衡热平衡是指热量传递达到均衡状态的过程。
在相变过程中，物质吸收或释放的热量与外界传递的热量相平衡。
三、物质相变的热力学分析物质的相变过程可以通过热力学进行分析和计算。
以下是一些与物质相变相关的热力学参数：1. 相变潜热相变潜热是指单位质量的物质在相变过程中吸收或释放的热量。
科普探索物质的相变与热力学
科普探索物质的相变与热力学物质的相变与热力学随着科技的进步和人们对物质性质的不断探索，相变与热力学成为了热门话题。
物质的相变是指物质在不同温度和压力条件下从一种状态转变为另一种状态的过程，而热力学则研究了相变过程中的能量转化和能量守恒的规律。
本文将以科普的方式探索物质的相变与热力学，带领读者了解这一领域的基本知识和令人惊叹的现象。
第一节：什么是相变相变是物质从一种状态转变为另一种状态的过程，可以发生在几乎所有的物质中。
最常见的相变是固体与液体之间的转变（熔化）和液体与气体之间的转变（沸腾）。
相变通常伴随着能量的交换，所以在相变过程中温度通常保持不变。
例如，当我们将冰加热到冰点以上时，冰会逐渐融化为液体水。
在这个过程中，冰吸收了热量，但温度保持不变。
当所有的冰都融化为水后，温度才会继续上升。
这是因为相变过程中吸收的热量被用于打破分子之间的结合力，而不是用于增加物质的温度。
第二节：相变的分类相变可以按照物质在相变过程中的分子排列和运动方式进行分类。
最常见的相变分类包括固体-液体相变（熔化）、液体-气体相变（沸腾）、固体-气体相变（升华）和气体-液体相变（凝华）等。
不同的物质具有不同的相变特性。
例如，水的沸点是100摄氏度，这意味着在大气压力下，当水温达到100摄氏度时，液态水会迅速转变为水蒸气。
而对于金属铁来说，它的熔点是1535摄氏度，只有在高温下才能发生熔化相变。
第三节：热力学原理热力学研究了相变过程中的能量转化和能量守恒的规律。
根据热力学原理，系统在相变发生时会吸收或释放能量。
当物质从固态转变为液态时，它会吸收能量，这被称为潜热。
同样，当物质从液态转变为固态时，它会释放出相同数量的能量。
这种能量的吸收与释放是相变过程中热力学平衡的基础。
除了潜热外，热力学还研究了物质在不同温度和压力条件下的熵变。
熵是一个物质混乱程度的度量，当物质从有序状态转变为无序状态时，其熵将增加。
根据热力学第二定律，自然界中的过程总是趋向于使熵增加，即趋向于无序状态。
探索物质的相变和热力学过程
探索物质的相变和热力学过程相变和热力学过程是物质研究中的重要内容。
在本文中，将探索相变和热力学过程的特点和应用。
一、相变的定义和特点相变是物质由一种相转变为另一种相的过程。
常见的相变包括固态、液态和气态之间的相互转化。
相变的特点是温度、压力和物质的性质发生改变，伴随着气体的生成或吸收。
二、固液相变的热力学过程固液相变是物质从固态转变为液态的过程，其热力学过程可以通过熔化热来描述。
熔化热是指单位质量的物质由固态转变为液态时吸收的热量。
熔化热与物质的性质有关，不同物质的熔化热不同。
三、液气相变的热力学过程液气相变是物质从液态转变为气态的过程，其热力学过程可以通过汽化热来描述。
汽化热是指单位质量的物质由液态转变为气态时吸收的热量。
汽化热与物质的性质有关，不同物质的汽化热不同。
四、固气相变的热力学过程固气相变是物质从固态转变为气态的过程，其热力学过程可以通过升华热来描述。
升华热是指单位质量的物质由固态转变为气态时吸收的热量。
升华热与物质的性质有关，不同物质的升华热不同。
五、相变的应用相变在生活和工业生产中有着广泛的应用。
例如，冷冻食品中利用相变储存和输送冷能；汽车空调中利用相变物质进行热量的吸收和释放；潜热蓄热材料可以在夜间储存热量，白天释放热量供暖等。
相变的应用为生活带来便利和舒适。
六、相变的研究和发展相变的研究对于新材料的发展和工业制造具有重要意义。
科学家们不断探索新的相变现象和物质，以寻找更多的应用和改善现有的技术。
相变的研究使得我们对物质的性质有了更深入的了解，为未来的发展奠定了基础。
结语通过探索物质的相变和热力学过程，我们可以了解物质在不同条件下的变化规律和特点。
相变的研究和应用为我们的生活和工业生产带来了许多便利和创新。
在未来，相变科学将继续发展，为我们带来更多的惊喜和机遇。
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第八章 相变
内容提要：本章详细介绍了各种相变发生的热力学条件、动力学过程、相变与材料性能关系以及相变研究中采用的某些技术，并对玻璃分相的热力学与动力学作了详细的讨论。
相变过程是物质从一个相庄、转变为另一个相的过程。
一般相变前后相的化学组成不变。
狭义上讲，相变仅限于同组成的两相之间的结构变化。
广义概念，相变应包括过程前后相组成发生变化的情况。
一级相变与二级相变：
相变时两相化学势相等但化学势的一阶偏微商不相等称为一级相变。
发生一级相变时有潜热和体积的变化。
因此，熔化、升华、凝固、气化、晶型转变都属于一级相变。
相变时两相化学势相等，其一阶偏微商也相等，但二阶偏微商不相等称为二级相变。
发生二级相变时无潜热和体积变化，只有热容量、膨胀系数和压缩系数的变化。
马氏体相变的特征是相变时新相和母相之间具有严格的趋向关系，靠切变维持共格晶界，并存在一个习性平面，在相变前后保持既不扭曲变形也不旋转变形的状态。
相变热力学与相变动力学：
当一个熔体（溶液）冷却发生相变时，系统由一个相变为两个相，这使体系在能量上出现两个变化。
一是系统中一部分原子（离子）从高自由焓状态（如液态）转变为低自由焓的另一状态（如晶态），使系统自由焓减少1G ∆。
另一是由于产生新
相形成了新的界面就需要做功，从而使系统自由焓增加2G ∆，因此系统在整个相变过
程中自由焓的变化G ∆应为此两项的代数和，即
γA G V G G G V +∆=∆+∆=∆21
式中V ——新相的体积；
V G ∆ ——单位体积中旧相和新相之间的自由能之差固液G G -；
A ——新相总表面积；
γ——新向界面能。
G ∆大小将决定新生相（晶核）是否稳定存在与能否长大。
假设新相晶胚是球形，则
G ∆=γππ⨯⨯+∆⨯⨯n r G n r V 23434
式中r ——球形晶胚半径；n ——单位体积中半径r 的晶胚数。
当0T T H
G ∆∆=∆时，T ∆为过冷度，0T 为相变平衡温度。
则
γππ⨯⨯+∆⨯∆⨯⨯=∆n r T T H n r G 20
3434 某些晶核由于能量涨落而达到某一临界尺寸时，晶核进一步长大会使系统的自由焓越来越低而成为稳定的系统，这种晶核称为临界晶核，其半径称为临界半径，相应的自由焓称为临界自由焓或成核位垒，分别表示为
V
k G r ∆-=γ2 γπk V k A G nr G 31)
(31623=∆=∆ 均匀成核是指晶核从均匀的单相熔体中产生的几率处处是相同的（或称均匀成核）。
当表面、界面或第二相等作为成核位置时，这种成核过程称为非均匀成核或多相成核。
稳定晶核形成后，晶核开始生长，系统总的自由焓随晶体体积增加而下降是晶
体生长的推动力。
晶体生长速率受温度（过冷度）和浓度（过饱和度）等条件的控制。
结晶过程包括成核和晶体生长两个过程，总的结晶速率常用结晶过程中已经结晶出的晶体体积占原来液体体积的分数和结晶时间t的关系表示。
玻璃的分相：
一个均匀的玻璃相（或液相）在一定温度和组成范围内有可能分成两个互不溶解的或部分溶解的玻璃相（或液相）并互相共存的现象称为玻璃分相或称液相不混溶现象。
在硅酸盐或硼酸盐熔液中，发现在相平衡图的液相线以上和以下有两类液相的混溶区。
假如在某温度以上，液相为均匀单相而在此温度下出现分相，此温度称为分相的临界温度。
在温度以下相平衡图中分相区内又分为两个部分，一是亚稳区，这区内的系统要发生分相必需经过成核-生长过程。
二是不稳区，这区内的系统发生相分离是通过浓度的波动起伏，相界面开始时是弥散的，后来逐渐出现明显的界面轮廓。
在此时间内相组成不断变化，直至达到平衡为止。
固-固相变：
从动力学过程看，固体材料相变可分为两种即位移式及结构重建式相变。
位移式相变是一种通过原子的协调移动而实现固相结构转变，这种相变方式不需要破坏化学键，相变位垒低，速度快，是难以抑制的。
结构重建式相变要引起化学键的破坏重建新的结构，相变位垒高，速度慢。
气-固相变：
一定温度下固体材料具有一定蒸汽压。
如果固相周围（或上方）的蒸汽压大于，就会发生气相→固相的转变。
例题
8-1、马氏体相变具有什么特征？它和成核生长机理有何区别？
解：马氏体相变具有下面特征：
（1）相变体和母体之间的界面保持既不扭曲也不旋转。
这种界面称习性平面，
其结晶学方向不变。
（2）无扩散的位移式相变。
（3）相变速率可高达声速。
（4）相变不是在特定的温度，而是在一个温度范围内进行。
成核生长的新相与母相有完全不同的晶格结构，新相是在特定的温度下产生
的，相变具有核化与晶化位垒。
8-2、在液-固相变时，产生球形固相粒子，系统自由焓的变化为γππ2343
4r G r G V +∆=∆。
设k G ∆为临界自由焓，k V 为临界晶核的体积。
试证明：V k k G V G ∆=∆21。
对非均匀
成核假定晶核为球冠形可得到同样的结论。
解：。