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為什么在一定的溫度條件下（低子平衡結(jié)晶溫度），就會(huì)發(fā)生液態(tài)向固態(tài)的轉(zhuǎn)化呢？（或與此相反，為什么在溫度高于平衡結(jié)晶溫度時(shí)會(huì)發(fā)生固體熔化的現(xiàn)象？）這個(gè)問題，也就是討論一個(gè)變化過程（包括結(jié)晶過程）在什么條件下可以自發(fā)進(jìn)行的問題。所謂自發(fā)過程就是不需要外界對(duì)其做功就可自己進(jìn)行的過程，而且在進(jìn)行過程中可能還對(duì)外界做功，例如，熱量從高溫物體傳至低溫物體，重物自高處落向低處。而非自發(fā)過程則只有在外界對(duì)其做功的條件下才能實(shí)現(xiàn)，例如，把重物自低處移至高處，把熱量從低溫物體傳送至高溫物體（冷凍機(jī)就是完成這一工作的），都需要外界對(duì)其做功才能實(shí)現(xiàn)，但是，對(duì)于象液態(tài)不銹鋼結(jié)晶這樣的過程，它涉及到大量微觀質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，對(duì)這種變化過程應(yīng)該朝著哪一個(gè)方向進(jìn)行是不能象前面的舉例那樣簡單地看出來的。根據(jù)熱力學(xué)（熱力學(xué)專門研究各種變化過程在什么條件下有可熊自發(fā)進(jìn)行）第二定律可以證明，對(duì)于在經(jīng)協(xié)鋼管等溫、等容（體積不變）條件下進(jìn)行的變化過程，當(dāng)被研究的物質(zhì)從一種狀態(tài)變到另一種狀態(tài)時(shí)，變化是否能夠自發(fā)進(jìn)行可以用自由能(符號(hào)F)這個(gè)函數(shù)(F是物質(zhì)狀態(tài)的函數(shù)，即是溫度、壓力、容積、能量……等狀態(tài)參數(shù)的函數(shù))的變化來判斷．關(guān)于自由能昀數(shù)學(xué)表示方式就不在這里討論了．從其物理意義來說，溫州市經(jīng)協(xié)鋼管制造有限公司在等溫、等容過程中物質(zhì)的自由能的變化反映了在該變化過程中有可能用來對(duì)外界做功的那一部分能量，自由能的減少量等于在變化過程中所研究的物質(zhì)可能對(duì)外界做功的能量．因此，如果變化的結(jié)果是使所研究的物質(zhì)的自由能減少(即AF<o)，則說明變化過程中不需要外界對(duì)其做功，而且可能對(duì)外界做功．這就表明，變化是一個(gè)自發(fā)過程．相反地，如果變化的結(jié)果使自由能增加(4F>O)，則過程是不能自發(fā)進(jìn)行的，

不銹鋼結(jié)晶的過程，是一個(gè)等溫、等容的過程（液態(tài)與固態(tài)的體積差別極小，可以認(rèn)為是等容的）．因此，結(jié)晶過程只有在這樣的溫度條件下才能進(jìn)行：在該溫度下固態(tài)不銹鋼的自由能必須小于液態(tài)不銹鋼的自由能．液態(tài)不銹鋼與固態(tài)不銹鋼的自由能一溫度關(guān)系．（這兩條曲線的基本形態(tài)，如具有負(fù)斜率、液態(tài)不銹鋼的曲線的斜度較陡等等都可以從自由能的數(shù)學(xué)表示方式推導(dǎo)出來．）可以看出，由于固態(tài)與液態(tài)的自由能一溫度曲線的斜率不同，這兩條曲線必定會(huì)在某一溫度下相交．在To處固一液兩相的自由能相等，To就是平衡結(jié)晶溫度．溫度低于To時(shí)，即有一定的過冷度，固態(tài)的自由能低于液態(tài)，速時(shí)結(jié)晶過程可以自發(fā)進(jìn)行。相反地，當(dāng)溫度高于To時(shí)，即有一定的過熱度，液態(tài)的自由能低于固態(tài)，這時(shí)熔化過程可以自發(fā)進(jìn)行。http://www.qbdsc.cc/