化学键 的迷茫（四） 相变潜热问题
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化学键 一个世纪的迷茫（四）
相变潜热潜到哪里去了？晏成和
上篇文章谈到了物质相变的原理是：在温度的作用下，价和电子速率变化所导致运转线路的变化，平面运转-固体；立交（鼓形）运转-液态；球面运转-气体。文章简述了相变的过程，却没有涉及过程中的细节——相变潜热。
在相变过程中有一重要细节：晶体物质受热，温度随之升高，达到熔点，熔化并不能立即形成，加热继续，而温度保持不变。在这个持续加热的过程中，物质在此相变温度点肯定是吸取了热量，温度却是一段水平线，丝毫没有升温，这热量潜藏到哪里？如果说相变是个自然之谜，那这相变潜热就是谜中之谜。
相变时能量与温度不同步的现象早已引起了人们的注意，人们把物质熔化时的这种热量“失踪”及结晶时的热量“多出”的现象叫做相变潜热。这就是困惑物理多年的问题——相变时这热是如何潜藏、藏到哪里去了。尽管近代物理用破绽百出的分子热运动“解释”了相变，有了一级相变、二级相变等极其复杂晦涩的理论。面对相变过程中的潜热，即使是牵强的分子热运动理论也无能为力，就用能量——“在今天的物理学中，我们不知道究竟是什么”（费曼先生语录）的东西来应付。一个常见的自然事实，却要用一个又一个支离破碎的“理论”来描述、打补丁，的确是勉为其难。
相变潜热 了解了电子的规律运动，相变潜热并不高深，与相变的过程相辅相成。
先来看熔化，物质受热后价和电子运动速率加快、线路由平面进入到空间，形成空间扭曲运转，从而使产生的价磁力方向的紊乱，结构元之间丧失了定向的稳定的力的连接，物体内力大降、坍塌，于是形成了物质的熔化——相变。
晶体物质有非常准确的熔化温度——熔点，晶体熔化的温度必须达到熔点，继续吸热之后，熔化才能形成。这个事实说明晶体物质的核外电子速率是完全准确的、其运动的变化是整齐同步的。
以下就以常见的冰的融化来谈相变潜热。把冰块置于温暖的室内，随着环境的持续加温，冰块结构元运转的价和电子逐渐地加快速率，冰块温度逐渐升高。到了熔点0℃，外部的加温仍然继续着，而冰块（H2O）的温度却停留在0℃。加温继续，H2O结构元内的价和电子运转并没有加速-物质的温度并没有升高，这个热量到哪里去了？
这时的外界加温，没有提升温度，没有宏观的相变，只是增加了有立交运转趋势的价和电子数量或比例，增加了相变（融化）的趋势，这些趋势的形成和能量的积聚就是相变的潜热。
这潜热没有给物质升温，没有加快价和电子的速率，这些潜热给尚在平面运转的价和电子贮备了由平面“起跳”到空间立交的动能，逐步给平面运转的价和电子卯足了劲，形成了向融化相变的趋势，到时候一起挣脱电磁力束缚，进行立交运转。使得电磁力方向紊乱，冰块内力丧失，形成冰块的融化。
相变的潜热的热量没有增加物质的温度，表象上是潜没了。实质上是积蓄了物质由量变向质变、由升温到相变（融化）的趋势，为质变的形成增加趋势、使这种趋势在物质内传递，为统一的、全面的相变作准备。
金属的熔化过程与此相同，熔化的潜热也同此一理，例如锡的熔化。
这样，我们就用核外电子规律运转的观点，阐述了世纪之谜——物质的相变及相变潜热。大自然把世上的物质构成各种的固体、液体、气体，并能使物质相态发生变化，神秘的相变过程竟是如此简单、神秘的相变潜热的原理原来也是这样的简单。
凝固 凝固是熔化的逆过程，是由于温度的降低，物质由液态相变成固态的过程。简述为：温度降低，价和电子速率下降，运转线路由空间扭曲进入到稳定平面，价磁力方向相互对正、稳定，结构元之间的位置相对固定，物质内构筑了稳固的内力，宏观的表现就是凝固。
凝固时液态物质的价和电子降低速率，由立交运转归顺到稳定平面，稳定的电磁力使电子的运转稳定并相互同步、相互适应，使得众多“小磁铁”迅速对位稳定。于是立交运转时多余的能量就以热量的形式释放——物质向外辐射能量（电磁波），这就是凝固时的放热现象，释放的就是相变潜热。
凝结 凝结是物质由气态直接相变成固态的过程，例如温度骤降，天空中的水蒸气直接凝结成固态的雪花。其微观过程是：温度大幅降低，水蒸气价和电子速率迅速下降，运转线路由空间球面直接进入到稳定平面，空间的价和运转在瞬间固定在了某个平面，这个平面的方向位置是随机的，所以形成的雪花形状是各自不同的。雪花的基本形状是六边形，这与H2O中氧所具有的6个价电子直接相关。
凝结是物质由气态直接相变成固态，价和电子速率迅速下降，释放出来大量的相变潜热；而化雪时须吸收许多相变潜热，所以人们的感觉是下雪不冷、化雪冷。
2014-11-12修改
参考文献：
1，晏成和：《物理新视点》，湖北人民出版社，2006。
2,IRA N.LEVINE[美]:《物理化学》,李芝芬等译,北京大学出版社,1987。
3,阎守胜:《固体物理基础》,北京大学出版社,2000。
4，Ｃ．基泰尔 [美]:《固体物理导论》, 杨顺华等译,科学出版社,1986。
相关问题请参阅我的博文：
http://blog.sciencenet.cn/blog-73066-843776.html 此文来自科学网晏成和博客，转载请注明出处。
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2 周少祥 魏焱明
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- [1]魏焱明
- 晏老师言之有理。最近我也写了一篇类似博文谈液气相变的潜热，欢迎指教：
http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=2339914&do=blog&id=863710
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