第六节 玻璃的熔炼与凝固讲解
熔化与凝固课件
晶体熔化的条件：
1、温度达到熔点 2、继续吸热
非晶体：
熔化时没有固定的熔化温 度的固体叫非晶体。非晶 体没有熔点。
非晶体熔化特点：
继续吸收热量， 温度持续上升。
温度/℃
认识晶体熔化曲线：
时间/min
表示非晶体没有一个固定的熔化温度，整个过程是吸引热 量，温度持续上升。
自然界中的松香、沥青、玻璃等都是非晶体。
（摄氏度）
晶体熔化特点：
不断吸收热量， 温度保持不变。
温度/℃
D
认识晶体熔化曲线：
B
C
（1）AB段物质处
于固态，表示晶体
吸பைடு நூலகம்升温过程。 A
时间/min
（2）BC段物质处于固液共存态，表示晶体熔化过程，吸
收热量，温度不变。
（3）CD段物质处于液态，表示液体吸热升温过程。
（4）B点表示物质达到熔化温度，但没有开始熔化，物质 完全处于固态；C点表示晶体刚好完全熔化，物质处于液 态。
熔化和凝固
物质从固态变成液态的过程叫熔化。 例如：冰熔化为水、蜡烛熔化为烛滴等
物质从液态变成固态的过程叫凝固。 例如：水结冰、火山喷出的岩浆凝固成火山岩等
各组讨论： 不同物质熔化的规律一样吗？
提出问题：不同物质在由固态变成液态的熔 化过程中，温度的变化规律相同吗？
猜想假设：熔化过程中一定要加热，所以物 质一定要吸收热量。这时温度可能也是不断 上升的。
水浴加热法
优点:受热均匀 海波的颗粒越小越 好，可以和温度计 的玻璃泡充分接触
本实验还应添加 什么测量工具？
停表
1、晶体 有固定熔化温度的固体叫晶体
2、熔点 熔化时的固定温度就是 该晶体的熔点
熔化和凝固 课件
无 放热
举例
海波、冰、 萘和各种金 属
石蜡、玻 璃、橡胶、 塑料、松 香、沥青
记录数据
时间(min) 0
1
23456 Nhomakorabea7
8
9
10
…
温度(℃)
海 波 吸放热
状态
温度(℃)
蜡 吸放热
状态
记录数据
加热海波时的数据
加热石蜡时的数据
分析数据
海波熔化图像
温度
/℃ 55
D
50
B
C
45
40 A
02
46
8 10 12 14
时间/分
石蜡熔化的图像
温度 /℃
70
60
50
40 0 2 4 6 8 10 12 14
一、探究海波和石蜡的 熔化过程
提出问题：不同物质在由固态变成液态的熔化过程中， 温度的变化规律相同吗？ 猜想假设：熔化过程中一定要加热，所以物质一定要吸 收热量。这时温度可能也是不断上升的。
做一做
固体熔化实验装置
硫代硫酸钠 （或石蜡）
铁架台 铁夹 温度计 试管 烧杯 石棉网 铁圈
酒精灯
若不小心酒精洒在桌上燃烧起来，如何扑灭？
熔化和凝固
物态变化
• 物质状态分为固态、液态和气态三种。 • 固态、液态和气态在一定条件下的状态转
化叫物态变化。
火山爆发 熔化 —— 物质从固态变 成液态的过程叫做熔化。
冰山 凝固 —— 物质从液态变 成固态的过程叫做凝固。
各组讨论：
物质熔化和凝固需要什么条件？ 不同物质熔化和凝固的规律一样吗？
时间/分
实验结论：
海波的熔化特点： 海波的熔化条件： 在一定温度下熔化 熔化时吸热 熔化时温度变化情况： 不断吸热但温度不变
熔化和凝固课件
在日常生活中的应用
01 02
食品烹饪
许多食材在烹饪前需要先进行焯水或炒至半熟，这个过程涉及到物质的 熔化和凝固。如豆腐的制作，就是通过加热豆浆使其凝固成豆腐脑，再 压制成豆腐。
冰淇淋制作
冰淇淋的制作过程中，需要将原料加热至接近熔点，再通过快速冷却凝 固，形成口感细腻的冰淇淋。
03
制糖
制糖过程中，需要将甜菜或甘蔗汁加热蒸发浓缩，再结晶成砂糖。这个
熔化和凝固的应用
在工业生产中的应用
金属冶炼
熔化是将金属矿石、废金属等加 热至熔点，使其成为液态的过程。 通过熔化，可以提取出金属，如 钢铁、铜、铝等。
塑料加工
塑料的加工过程中，需要将塑料 颗粒加热至熔点，使其成为液态， 再进行注塑、挤出等成型操作。
玻璃制造
玻璃制造过程中，需要将原料加 热至高温熔融状态，再经过快速 冷却凝固，形成各种形状和用途 的玻璃制品。
凝固的物理过程
物质从液态向固态的转变
分子运动速度减慢
凝固是指物质从液态向固态的转变，需要 释放热量。
随着温度的降低，液态物质内部的分子或 原子的运动速度逐渐减慢。
分子间的平均距离变小
形成固态
随着分子运动速度的减慢，液态物质内部 的分子或原子之间的平均距离变小。
当分子或原子的运动速度减到一定程度时 ，液态物质转变为固态。
分析
通过实验观察到熔化和凝固现象，并记录了不同状态下的温 度数据。实验结果表明，熔化和凝固是物质状态变化的过程 ，需要特定的温度条件。
结论
熔化和凝固是物质状态变化的重要过程，对物质的变化和循 环具有重要意义。在实验过程中，我们了解了熔化和凝固现 象的特点和条件，为进一步研究物质状态变化奠定了基础。
玻璃熔制过程的五个阶段
玻璃的熔制过程通常分为以下五个主要阶段，每个阶段对最终玻璃质量起着至关重要的作用：
1. 原料准备
•玻璃熔制的原料主要包括硅砂（SiO2）、碱金属氧化物（如Na2O）和助熔剂（如CaO）。
原料需要经过筛分、混合、干燥等处理，确保原料均
匀并去除杂质。
通常还会加入碎玻璃（废玻璃），帮助提高熔化效率。
2. 熔化
•在熔窑中，混合好的原料在高温（1300-1500℃）下加热熔化，形成均匀的液态玻璃。
熔化过程需要较长时间，以确保所有成分充分反应，减少
气泡和夹杂物。
这一阶段至关重要，决定了玻璃的基本性质。
3. 澄清
•在熔化完成后，玻璃液需要经过澄清阶段。
此时，熔融玻璃中的气泡和未完全溶解的固体颗粒会逐渐上升并排出。
通常会通过提高温度或使用
澄清剂（如硝酸钾或硝酸钠）来加速气泡的消除。
4. 均化
•在气泡排除后，玻璃液需要均化，即通过搅拌或控制温度，使玻璃液中的各成分分布更加均匀，确保不同区域的化学成分和物理性质一致。
这
一过程能够防止玻璃内部出现成分不均或结构缺陷。
5. 成形与退火
•成形：玻璃液冷却至适当温度后，会进行成形，常见的成形方法包括浮法（用于生产平板玻璃）、吹制法（用于生产瓶子、玻璃器皿）等。
•退火：成形后的玻璃需要经过退火炉进行缓慢冷却。
退火过程可以缓解玻璃内部的应力，防止玻璃在冷却过程中因热应力而开裂。
这五个阶段共同作用，确保玻璃的结构完整性、透明度和机械性能。
材料工程基础课件-第一章(6节) 玻璃的熔炼与凝固
2.2 学说要点：
(1)形成玻璃的物质与相应的晶体类似，形成相似的三维空间 网络。
(2)这种网络是由离子多面体通过桥氧相连，向三维空间无规 律的发展而构筑起来的。
(3)电荷高的网络形成离子位于多面体中心，半径大的变性离 子，在网络空隙中统计分布，对于每一个变价离子则有一定的 配位数。
❖ B.化学钢化玻璃
❖ 化学钢化玻璃采用离子交换法进行钢化，其方 法是将含碱金属离子钠 (Na＋)或钾 (K ＋)的硅 酸盐玻璃浸入熔融状态的锂(Li ＋)盐中，使钠 或钾离子在表面层发生离子交换，使表面层形 成锂离子的交换层。
❖ 当冷却到常温后，玻璃便处于内层受拉应力、 外层受压应力的状态，其效果与物理钢化相似， 因此提高了应用强度。
性
Tg ：玻璃形成温度，又称脆性温度。
质
它是玻璃出现脆性的最高温度，由于
在这个温度下可以消除玻璃制品因不
均匀冷却而产生的内应力，所以也称
退火温度上限。
Tf ：软化温度。它是玻璃开始出现
液体状态典型性质的温度。也是玻璃
Tg
Tf
温度
可拉成丝的最低温度。
第一类性质：玻璃的电导、比容、粘度等
第二类性质：玻璃的热容、膨胀系数、密度、折射率等
(4)氧化物要形成玻璃必须具备四个条件：
A、每个O最多与两个网络形成离子相连。
B、多面体中阳离子的配位数≤4。
C、多面体共点而不共棱或共面。
D、多面体至少有3个角与其它相邻多面体共用。
2.3 评价
(1) 说明玻璃结构宏观上是均匀的。解释了结构上是远程无 序的， 揭示了玻璃各向同性等性质。
玻璃的熔化和淬火工艺
玻璃的熔化和淬火工艺玻璃是一种非晶态的无机材料，其具有高硬度、透明度高、耐高温等优点。
玻璃的熔化和淬火工艺是制备玻璃制品的重要过程，下面我将详细介绍玻璃的熔化和淬火工艺。
首先，我们来看一下玻璃的熔化工艺。
玻璃的原材料主要包括硅酸盐、碱金属氧化物、碱土金属氧化物等。
这些原材料按照一定比例混合后，放入大型电炉中进行熔化。
炉内的温度通常在1000以上，使原材料迅速熔化并混合均匀，形成玻璃熔液。
在熔化过程中，玻璃熔液需要经历一个退火过程，即将熔液加热到一定温度，然后缓慢冷却。
这是因为在熔化过程中，玻璃内部会产生一些微小的压力或应力，通过退火可以有效地消除这些内部应力，改善玻璃内部结构的稳定性。
玻璃的熔化温度通常很高，达到几百度甚至几千度，因此需要采用特殊的炉内材料和高温耐火材料来保证炉的正常运行。
同时，由于玻璃熔液是一种高粘度流体，容易粘附在炉内，因此熔化工艺中需要定期清理炉内的玻璃余渣，保持炉内环境的清洁。
熔化完成后，接下来是玻璃的淬火工艺。
淬火是指将玻璃制品迅速冷却，使其表面形成高压层，内部形成低温应力，从而使玻璃增加硬度和强度。
淬火可以有效地改善玻璃的物理性质，使其耐冲击性、耐磨性等得到提高。
淬火过程中，玻璃制品通常通过注入冷却介质或将其置于淬火槽中进行冷却。
常见的淬火介质包括冷水、冷油等。
选择合适的淬火介质主要根据制品的大小和形状来决定，以确保玻璃能够均匀冷却，并且不会产生应力集中。
淬火工艺需要严格控制冷却时间和温度，过快或过慢的冷却都会对玻璃的性能产生不良影响。
过快的冷却会导致玻璃内部应力过大，使其易碎；而过慢的冷却则会使玻璃保留部分受热时产生的高温应力，从而影响玻璃的表面质量和强度。
除了以上的熔化和淬火工艺，玻璃制品的生产还涉及其他工艺，如成型、抛光等。
成型工艺包括玻璃的注射成型、热成型、吹制等方式，这些成型方式能够按照不同的需求制作出各种形状的玻璃制品。
抛光则是通过机械或化学方法消除玻璃表面的细小瑕疵，提高其表面光洁度。
玻璃的熔制过程及玻璃的形成
玻璃的熔制过程及玻璃的形成玻璃的熔制过程及玻璃的形成一：玻璃的熔制过程。
在玻璃生产过程中，配和料经过加热形成玻璃的过程称为玻璃的熔制过程。
玻璃的熔制是玻璃生产过程中的重要阶段，熔制的质量和速度决定着产品的质量和产量。
玻璃的熔制过程大体分为以下五个阶段：1．硅酸盐的形成阶段；配合料约在800~1000度的温度作用下，发生一系列的物理化学变化，如水分的分解蒸发、盐类的分解、多晶转变，组分熔化及石英砂与其它组分之间进行固相反应，使配合料变成由硅酸盐和游离二氧化硅组成的不透明的烧结体物。
2．玻璃液的形成阶段；配合料加热到1200度时，形成各种归硅酸盐，出现一些熔融体还剩下一些未起变化的石英颗粒，继续升高温度时，硅酸盐和石英砂完全熔于熔融体中，成为可见大量气泡的在化学成分和温度上都不够均匀的透明玻璃。
3．玻璃的澄清阶段：在玻璃液形成阶段结束后，整个熔融体包含许多气泡，从玻璃液中除去肉眼可见的气体夹杂物，消除玻璃液中气孔组织的阶段称为澄清阶段，因为玻璃液的黏度随温度升高而降低，因此高温有利于玻璃的澄清，这个阶段玻璃液的温度约为1400度左右。
4．玻璃的均化阶段：玻璃液形成后，其化学成分和温度都不均匀，为消除不均匀性，需要进行均化，它与澄清过程在一起，没有明显的界限，可以看成是边澄清边均化，均化阶段的结束往往在澄清阶段之后，高温有利于玻璃的均匀均化。
5．玻璃液的冷却阶段：澄清均化后的玻璃液，温度高、粘度低，不适合玻璃成型，需要均匀冷却到成型温度，根据成型方法的不同，成型温度比澄清温度低200~300度。
二：玻璃的成型：是熔融的玻璃液转变为具有固定几何形状制品的过程，玻璃必在一定的温度范围内才能成型，成型时，玻璃液除作机械运动之外，还同周围的介质进行连续的热传递，由冷却到硬化，玻璃液首先由粘性液态转变为可塑态，然后再转变为脆性固态玻璃。
玻璃的熔制过程
Na2SO4分解比较困难，所以必须在有碳或其它还原剂存在时，才能加速反应。 SiO2+Na2SO4+CaCO3+C配合料加热发生的反应过程如下：
硅酸盐形成和玻璃形成 4. 四组份配合料的硅酸盐和玻璃形成
SiO2+Na2SO4+CaCO3+MgCO3配合料
这种配合料的玻璃化学组成为：SiO2 72.59%，CaO 8.63%，MgO 3.55%， Na2O 15.23%。在加热过程中硅酸盐形成与玻璃形成的反应过程如下：
气泡的大小和玻璃液的粘度是气泡能否漂浮的决定因素.在等温等压下， 玻璃液中气泡变大有两种可能：
(a)多个小气泡集合为一个大气泡(在实际的澄清过程中不会发生)；
(b)玻璃液中溶解的气体渗入气泡，使之扩大，这种因素具有重要的实际意 义。
玻璃液的澄清和均化 1-1. 玻璃液的澄清——动力学过程
(2)使小气泡中的气体组份溶解于玻璃液中，气泡被吸收而消失
四、 玻璃液的冷却
冷却过程中要特别防止二次气泡的发生，二次气泡产生的原因可能有以下几种情况：
玻璃液的冷却是玻璃熔制的最后阶段，其目的是为了将玻璃液的粘度增 ⑴ 碳酸盐或硫酸盐的继续分解
⑵含钡玻璃在高温和降温时易生气泡。可能由于部分的BaO在高温下被氧化为BaO2，这个 反应是吸热的，当温度降低时，BaO2开始分解放出氧气即生成小气泡。另外，钡玻璃在降 玻璃液的性质及制品成形方法的不同，在冷却过程中玻璃液温度降低的 温时，由于玻璃液对耐火材料的侵蚀也可能会出现二次气泡。 程度也是不同的，通常降低约200~300℃。冷却的玻璃液温度要求均匀
据实验指出，将整个配合料经过最大限度地粉粹之后，玻璃形成速度大 大提高。 对熔制过程影响最大的是石英砂的颗粒度，其次是白云石、纯碱及芒硝 的颗粒度。但在实际生产中所使用的石英砂不宜太细(粉料飞扬和配合料 分层结块)，对于Na2O-CaO-SiO2系统玻璃来说，最适当的石英砂粒度一 般是在0.15~0.80mm范围内最合适。
玻璃的熔制及成型
（3）搅拌与鼓泡
在池窑上增设搅拌与鼓泡装置可提高玻璃液的澄清和均化
速度。搅拌装置通常设置在池窑的卡脖、供料道等处，鼓泡通 常设在熔化池的料堆区和热点区。 （4）电助熔 （5）富氧燃烧 （6）高压与真空熔炼
1. 影响耐火材料蚀变的因素
（1）侵蚀介质的种类
（2）耐火材料的性能 （3）池窑作业的工艺制度
不变。 （1）硅质耐火材料的蚀变
（2）电熔锆刚玉（AZS）耐火材料的蚀变
（3）格子砖的蚀变
（1）硅质耐火材料的蚀变
硅质耐火材料在日用玻璃池窑上用做大碹及胸墙等的
耐火材料。因此主要承受碱性挥发物的侵蚀。在正常使用 情况下，窑温不高于1600oC时，硅质是很耐侵蚀的。
表面蚀变
内部蚀变 多晶蚀变
AZS砖的蚀变主要是： 玻璃相结合物被溶解；
刚玉与碱性氧化物发生变代反应，生成β-Al2O3和霞石。
（3）格子砖的蚀变
由于配合料及玻璃液的挥发物，燃料燃烧废气中某些
成分（如SO3）等随烟气进入蓄热室，在格子砖的表面侵 蚀形成腐蚀性冷凝液，形成对耐火材料的侵蚀。 此外，热作用也是格子砖易损的原因之一。对于下层
优质玻璃的重要前提之一，同时维持合理的作业制度也是 降低玻璃熔化过程的低耗、延长玻璃池窑窑龄的有效手段。 （1）温度制度 （2）压力制度 （3）泡界线 （4）液面
（5）气氛制度
6. 加速玻璃熔化的辅助手段
（1）助熔剂
助熔剂又称加速剂。 较低温度下先生成液相，然后与SiO2反应生成玻璃； 降低高温玻璃熔体的黏度，提高玻璃的透热性。 （2）澄清剂 常用的澄清剂有白砒、三氧化二锑、芒硝、食盐等。
保证玻璃液的热均匀性，并防止 出现温度波动，以免引起二次气 泡。
熔化与凝固ppt课件
熔化过程需要外界热量输入， 常见的熔化现象有冰融化成水 、雪融化成水等。
凝固的定义
凝固是指物质从液态转变为固态 的过程，需要释放热量。
在凝固过程中，物质的温度不断 下降，直到完全凝固成固态。
凝固过程需要向外释放热量，常 见的凝固现象有水结冰、热巧克
力冷却凝固等。
熔化与凝固的物理意义
熔化和凝固是物质状态转变的重要过 程，是物质热力学性质的重要体现。
筑物的结构和装修。
科学研究中的应用
物理研究
熔化与凝固是物理学中热力学的重要内容，对于理解物质 的状态变化、相变过程以及热力学基本规律具有重要意义 。
化学研究
化学反应过程中，有时会涉及到物质的熔化和凝固，这些 过程对于化学反应动力学和热力学的研究具有重要意义。
生物学研究
生物学中，一些生物体的生长和发育过程，如骨骼的发育 和牙齿的生成，涉及到物质的熔化和凝固。了解这些过程 有助于深入理解生物体的生长规律和机制。
05 熔化与凝固的实验研究
熔化实验
总结词：熔化过程观察 总结词：熔点测量 总结词：熔化热测量
详细描述：通过实验观察物质从固态到液态的转变过程 ，记录物质在熔化过程中的温度变化、相态变化以及伴 随的物理和化学现象。
详细描述：在实验中测量物质的熔点，了解不同物质熔 点的差异以及其对物质性质的影响。
详细描述：测量物质熔化所需的热量，理解熔化热对物 质能量状态的影响。
实验结果分析
总结词
数据整理与对比分析
详细描述
整理实验数据，将熔化和凝固 实验结果进行对比分析，探究 熔化和凝固过程的共性与特性 。
总结词
理论解释与验证
详细描述
结合熔化和凝固的理论知识， 对实验结果进行解释和验证， 深入理解熔化和凝固过程的机
玻璃材料的熔化与成形
玻璃材料的熔化与成形玻璃材料的熔化与成型玻璃材料是一种重要的材料，广泛应用于建筑、工艺品、光学器件等领域。
了解玻璃材料的熔化与成形过程对于优化工艺、提高材料性能具有重要意义。
一、玻璃材料的熔化玻璃是通过将多种原料熔化，并在适当温度下迅速冷却而形成的非晶体材料。
玻璃的主要成分包括硅酸盐、碳酸盐、氧化物等。
这些原料在高温下通过熔化、融合形成玻璃的液态。
在玻璃熔化过程中，温度的控制非常重要。
通常，玻璃材料在1500°C左右开始熔化，熔化后的液体温度可以高达2000°C左右。
高温下，原料中的化学键断裂，形成流动的玻璃熔体。
熔体中的原料分子由于受到热运动的影响而不断移动，使得熔体具有了流动性。
二、玻璃材料的成形玻璃材料的成形过程主要分为两种：玻璃熔体挤出成型和玻璃熔体注塑成型。
1. 玻璃熔体挤出成型玻璃熔体挤出成型是指将玻璃熔体通过挤出机通过一定的模具形成所需的形状。
这种成型方式适用于制造玻璃纤维、玻璃管等产品。
在挤出过程中，需要对温度、挤出速度、压力等进行精确控制，以保证成型品的尺寸和质量。
2. 玻璃熔体注塑成型玻璃熔体注塑成型是将玻璃熔体注入一个模具中，利用模具的形状使熔体凝固为所需的产品。
这种成型方式主要适用于制造玻璃瓶、玻璃器皿等产品。
与挤出成型相比，注塑成型的玻璃熔体的温度较低，模具的形状多样化。
三、优化玻璃材料的熔化与成形工艺为了提高玻璃材料的质量和性能，优化熔化与成形工艺是必不可少的。
1. 控制熔化温度和时间熔化温度和时间的控制对于玻璃材料的质量具有重要影响。
过高的熔化温度可能引起材料成分的变化和气体的溶解，导致玻璃的不均匀性和气泡产生。
同时，过长的熔化时间也会对材料的质量产生不利影响。
2. 精确控制挤出或注塑参数挤出或注塑成型过程中，挤出速度、温度、压力等参数的控制对于成型品质量有着重要影响。
适当的挤出速度和压力可以减少成型品的表面缺陷和内部应力，提高产品的强度和透明度。
熔化和凝固ppt课件
在生物学实验中，细胞和组织的培养需要特定的温度条件来维持其生 命活动，熔化和凝固在此过程中起到调节温度的作用。
05
熔化和凝固的特性与规律
熔化的特性与规律
01
02
03
熔化定义
物质从固态到液态的相变 过程，需要吸收热量。
熔化规律
熔化过程中，物质的温度 保持不变，直到熔化完成 。
熔化特点
熔化过程中，物质由固态 变为液态，物质状态发生 变化。
食品保存
在食品保存过程中，通过特定的凝 固或熔化操作，可以延长食品的保 质期，如酸奶、奶酪等。
在科学实验中的应用
化学实验
在化学实验中，常常需要将化学物质加热至熔化或冷却至凝固来进 行反应和分离操作。熔化和凝固是化学实验中的重要步骤。
物理实验
在物理实验中，熔化和凝固常被用于研究物质的热性质和相变特性 ，如热传导、相变潜热等。
中起到至关重要的作用。
玻璃制造
玻璃制造过程中，需要将沙子熔 化成液体，再经过冷却和固化， 形成各种形状和用途的玻璃制品 。熔化和凝固在此过程中是必不
可少的。
在日常生活中的应用
烹饪
在烹饪过程中，许多食材都需要 经过熔化或凝固来达到特定的口 感和质地，如糖浆、黄油、冰激
凌等。
制冰
制冰过程中，需要将水冷却并凝固 成冰，用于各种场合的制冷和降温 需求。
在熔化过程中，固体分子之间的距离逐渐增大，晶格结构逐渐消失，液态分子之间 的距离相等，运动速度相近，具有流动性。
熔化过程需要吸收热量，热量通过外界热源传递给固体分子，使其获得能量发生相 变。
凝固的微观解释
凝固是物质从液态到固态的相变过程 ，微观上表现为液态分子失去足够的 能量，无法克服分子间的引力，重新 形成固体晶格结构。
《熔化和凝固》ppt
凝固的定义和过程
总结词：物理过程
详细描述：凝固是物质从液态到固态的相变过程，需要释放 热量。当物质达到其凝固点时，分子之间的相互作用力增强 ，开始形成有序的晶体结构，逐渐转变成固态。
熔化和凝固现象的微观解释
总结词：分子运动
详细描述：熔化和凝固现象与分子的热运动 密切相关。当物质处于熔点以下时，分子之 间的相互作用力较强，维持固态；当物质达 到其熔点时，分子热运动加剧，破坏原有的 有序结构，形成液态。同样地，凝固现象是 由于分子在凝固点附近热运动减缓，逐渐形
凝固点是指物质从液态到固态 发生相变的温度。
对于晶体，凝固点是晶体凝固 时需要的温度，反映了液体分 子的热运动能量和分子间的相
互作用。
对于非晶体，凝固点不是一个 确定的温度点，而是指物质从 软变硬并逐渐凝固的温度区间
。
熔点和凝固点在物态变化中的作用
பைடு நூலகம்
01
熔点和凝固点是物质发生物态变化的关键温度点，对于物质的 循环利用、工业生产和人类生活具有重要意义。
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《熔化和凝固》ppt
xx年xx月xx日
contents
目录
• 熔化和凝固的基本概念 • 熔点和凝固点的物理意义 • 熔化和凝固现象的实验探究 • 熔化和凝固现象的应用 • 熔化和凝固现象的模拟演示 • 熔化和凝固现象的扩展知识
01
熔化和凝固的基本概念
熔化的定义和过程
总结词：物理过程
详细描述：熔化是指物质从固态到液态的相变过程，需要吸收热量。当物质达到 其熔点时，分子之间的相互作用力开始减弱，导致结构松散，形成液态。
02
在实际应用中，可以利用物质的熔点和凝固点进行分离提纯、
控制物质的状态变化等。
第六节玻璃的熔炼与凝固
3、常见玻璃类型
通过桥氧形成网络结构玻璃称为氧化物 玻璃。 典型的玻璃形成的氧化物是SiO2、
B2O3、P2O5和GeO2，制取的玻璃，在实
际应用和理论研究上均很重要。
（1）硅酸盐玻璃 石英玻璃由硅氧四面体[SiO2]以顶角相连而组 成的三维网络。网络没有其晶体那样近程有 序，它是其它硅酸盐玻璃的基础。 （2）硼酸盐玻璃：B2O3是硼酸盐玻璃中的网 络形成体。层之间是分子力，是一种弱键， 所以B2O3玻璃软化温度低(450℃)，表面张力 小，化学稳定性差(易在空气中潮解) 。 一般说纯B2O3玻璃实用价值小。但B2O3是唯 一能用来制造有效吸收慢中子的氧化物玻璃， 而且是其它材料不可取代的。 B2O3与R2O、RO等配合才能制成稳定的有实 用价值的硼酸盐玻璃。
5、 玻璃的形成
热力学：冷却速度足够快，任何物质都有玻 璃体 在低于熔点范围内保持足够长时间，均能使 玻璃体析晶动力学：以多快速度使熔体冷却以 避免产生晶体 （1）形成玻璃的动力学条件 物质结晶由两个速度决定： 晶核生成速率和晶体生长速率 另外，如熔体在玻璃形成温度Tg附近粘度大， 此时，晶核生长和晶体成长阻力均很大，熔体 易形成玻璃而不析晶。 析晶还与玻璃与过冷度，粘度，成核速率， 生长速率均有关。
晶体混乱分布于熔体中，晶体的体积分数 （Vs/V）为10-6时，即可探测。
Vs——晶体体积，V——熔体体积 Iv——成核速率，μ——生长速率 t——时间 做三T图（时间-温度-熔点） 三T图头部弯曲出现时的转折点对应析，出 晶体积分数10-6时最短间。
为避免形成给定结晶分数，所需冷却速度
凡熔体在溶点有高粘度，且随温度降低而剧 烈上升，使析晶位垒升熔体易成玻璃反之易析 晶。 Tg/Tm————转变温度与熔点之比亦为判别 形成玻璃的标志，玻璃>2/3。在Tg/Tm上方易成 玻璃氧化物在下方则难形成。
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一、玻璃概述
1、玻璃态性质 • 晶体：质点在三维空间有规则排列近程远 程均有序。 • 非晶体：近程有序但远程无序，如：玻璃 、熔体、树脂、橡胶 • 玻璃是由熔体过冷却形成的，为无机非晶 态固体中最主要一族。 • 一般有：较高硬度，较大脆性，一定透明 度，具有物理通性（四个物理通性）
检测，晶子的含量、组成也无法得知。
（2）无规则网络学说 实验：说明： A、由于石英玻璃和方石英的特征谱线重合， 瓦伦认为石英玻璃和方石英中原子间距大致一 致。峰值的存在并不说明晶体的存在。 B、石英玻璃中没有象硅胶一样的小角度衍射， 从而说明是一种密实体，结构中没有不连续的 离子或空隙。 实验表明，玻璃物质主要部分不可能以方石 英晶体的形式存在，而每个原子的周围原子配 位对玻璃和方石英来说都是一样的。
由于转折点有差别，则玻璃形成温度Tg为 随冷却速度而变的温度范围，速度愈快， Tg也 愈大。 T<Tg 玻璃（固体） T>Tg 熔体
玻璃体无固定熔点，仅有一定范围Tg。
（4）熔融态向玻璃态转化时，化学性质连续变 化 （5）无固定熔点 玻璃态物质由熔体转变为固体是在一定温度 区间（转化温度范围内）进行的，它与结晶 态物质不同，没有固定熔点。
第一峰：是石英玻璃衍射的主峰与晶体石英 特征峰一致。 第二峰：是Na2O-SiO2玻璃的衍射主峰与偏 硅酸钠晶体的特征峰一致。
要点：玻璃由无数的“晶子”组成。所谓
“ 晶子”不同于一般微晶，而是带有晶格变
形的有序区域，它分散于无定形的介质中，
并且“ 晶子”到介质的过渡是逐渐完成的， 两者之间无明显界线。 •意义及评价：第一次揭示了玻璃的微不均匀 性，描述了玻璃 结构近程有序的特点。 •不足之处：晶子尺寸太小，无法用x－射线
（3）熔融态向玻璃态转变过程是可逆渐变的 A结晶过程 温度降至TM时，出现新相，内能与体积下 降，粘度则上升。 B玻璃化过程：折线ABKG，ABKFE所示 温度降至K、F点对应温度：溶体开始固化， 即形成玻璃体时，变化为KB所述 而KG，KFE则为形成的玻璃体，其内能与 体积随温度的变化曲线在F点转折。 K、F两点均为转折点。
硼硅酸盐玻璃的实际用途： (1) 在氧化硼玻璃中引入轻元素氧化物(BeO、Li2O)可 使快中子减慢，若引入CdO和其它稀土元素氧化物能 使中子吸收能力剧增。在核工业中有重要用途。 (2) 硼酐对于碱金属(Na、Cs)蒸汽稳定，所以含Na和 Cs的放电灯外壳用含20～55wt％B2O3的玻璃制造。放 电灯内表面还可覆盖一层含87wt％的B2O3玻璃。 (3) 特种硼酸盐玻璃的另一特性是x射线透过率高，以 B2O3为基础配方再加轻元素氧化物(BeO、Li2O、 MgO、Al2O3)所制得的玻璃，是制造x射线管小窗的最 适宜材料。 (4) 硼酸盐玻璃电绝缘性能好，而且易熔，常作为玻璃 焊剂或粘结剂。 (5)含硼的稀土金属玻璃在光学方面也有重要应用。
3、常见玻璃类型
通过桥氧形成网络结构玻璃称为氧化物 玻璃。 典型的玻璃形成的氧化物是SiO2、
B2O3、P2O5和GeO2，制取的玻璃，在实
际应用和理论研究上均很重要。
（1）硅酸盐玻璃 石英玻璃由硅氧四面体[SiO2]以顶角相连而组 成的三维网络。网络没有其晶体那样近程有 序，它是其它硅酸盐玻璃的基础。 （2）硼酸盐玻璃：B2O3是硼酸盐玻璃中的网 络形成体。层之间是分子力，是一种弱键， 所以B2O3玻璃软化温度低(450℃)，表面张力 小，化学稳定性差(易在空气中潮解) 。 一般说纯B2O3玻璃实用价值小。但B2O3是唯 一能用来制造有效吸收慢中子的氧化物玻璃， 而且是其它材料不可取代的。 B2O3与R2O、RO等配合才能制成稳定的有实 用价值的硼酸盐玻璃。
2、玻璃的结构
玻璃结构学说：晶子学说和无规则网络学说 （1）晶子学说（在前苏联较流行) 基本观点：玻璃由无数“晶子”组成，它们
分散于无定形介质中，并且“晶子”部分到无
定形部分过渡是逐步完成的，两者无明显界线，
是高分散晶子的集合体。
实验： • 1921年列别捷夫在研究硅酸盐玻璃时发现， 玻璃加热到573℃时其折射率发生急剧变化， 而石英正好在573℃发生αβ 型的转变。在 此基础上他提出玻璃是高分散的晶子的集合 体，后经瓦连柯夫等人逐步完善。 上述现象对不同玻璃，有一定普遍性。400600℃为玻璃的Tg、Tf温度。 •研究钠硅二元玻璃的 说明玻璃结构宏观上是均匀的。解释了结构上 是远程无序的， 揭示了玻璃各向同性等性质。 (2) 不足之处：对分相研究不利，不能完满解释玻 璃的微观不均 匀性和分相现象。 结论： 两种假说各具优缺点，两种观点正在逐步靠近。统 一的看法是玻璃是具有近程有序、远程无序结构特点 的无定形物质。 ①晶子假说着重于玻璃结构的微不均匀和有序性。 ②无规则网络学说着重于玻璃结构的无序、连续、 均匀和统计性。 它们各自能解释玻璃的一些性质变化规律。
（1）各向同性 玻璃内部任何方向性质均是相同的，与液体 类似与晶体相反，与统计结果吻合，如折射率、 导电性、热膨胀系数等。 （2）介稳性 玻璃体是一种介稳态，即在低温下保留了高温 时的结构而不变化，包含有过剩内能，有析晶 可能。 热力学观点：玻璃为高能量状态必然自低能量 状态较变，即析晶。 功能学观点：室温下玻璃粘度大，较变为晶态 速率十分小，相对稳定
学说要点：
(1)形成玻璃的物质与相应的晶体类似，形成相似的 三维空间网络。 (2)这种网络是由离子多面体通过桥氧相连，向三维 空间无规律的发展而构筑起来的。 (3)电荷高的网络形成离子位于多面体中心，半径大 的变性离子，在网络空隙中统计分布，对于每一个变 价离子则有一定的配位数。 (4)氧化物要形成玻璃必须具备四个条件： A、每个O最多与两个网络形成离子相连。 B、多面体中阳离子的配位数≤4。 C、多面体共点而不共棱或共面。 D、多面体至少有3个角与其它相邻多面体共用。
玻璃分类 (两千余种)