相變的研究方法

A. 物理上相變理論是什麼

解釋物質的各種相變現象的理論。相變有時是突變（如固液相變），有時也可以是比較平穩的變化（如一定溫度以上的氣液相變），在二者之間的臨界點會發生很多反常的現象，如比熱無限增大等，稱為臨界現象，是相變理論研究的重要課題之一。

1982年諾貝爾物理學獎授予美國紐約州伊薩卡康奈爾大學的K.威耳遜（Kenneth G.Wilson，1936—），以表彰他對與相變有關的臨界現象所作的理論貢獻。

在日常生活中，也可從經典物理學中，我們知道，物質可以存在於不同的相中。我們還知道，如果改變壓強或溫度之類的參數，就會發生從某一相到另一相的轉變。只要足夠地加熱，液體就會變成氣體，也就是從液相轉變為氣相。金屬達到一定的溫度會熔化，永久磁體達到一定溫度會失去磁性。

物理學中相變的研究經歷了很長的時間。人們對很多系統進行過研究。相變的特點往往是某些物理特性的數值發生突變，也有一些情況是變化比較平穩。例如，在臨界點上液態和氣態之間的相變，鐵、鎳、鈷之類的金屬從鐵磁性轉變為順磁性，其變化過程就比較平穩。這些平穩的相變在臨界點附近往往會出現一些典型的反常性。當接近臨界溫度時，有些量會超過極限值。這些反常性通常稱為臨界現象。當接近臨界點時，往往會發生非常大的漲落。

19世紀末、20世紀初就開始對某些特殊系統的臨界行為，例如液氣之間的相變和鐵磁性與順磁性之間的轉變作過定性描述。蘇聯物理學家朗道在1937年就發表了關於相變的普遍理論，他把早期理論所得結果作為特例納入他的理論中。二極模型的熱力學特性是經常討論的課題，1968年獲諾貝爾化學獎的昂塞格爾（L.Onsager）對此得出了精確解。這為臨界現象的進一步認識奠定了基礎。朗道理論和以前所有的理論在預言臨界點附近的行為時幾乎都得到完全一致的結論。然而，當人們對許多系統作了廣泛而詳細的研究之後，驚奇地發現臨界行為和朗道理論的預言相差甚遠。用各種不同的理論模型進行數值計算，也顯示對朗道理論有很大偏離。美國康奈爾大學的費塞爾（M.E.Fisher）對實驗數據的分析，起了指導作用。康奈爾大學另一位物理學家維丹（Widom）和蘇聯物理學家巴達辛斯基（A.Z.Patashinskii）、波克羅夫斯基（V.L.Pokrovski）以及芝加哥大學的卡達諾夫（L.P.Kadanoff），都在理論上作了重要貢獻。卡達諾夫提出了非常重要的新思想，對以後的發展有很大的影響。然而他的理論無法對臨界行為進行計算。

B. 化學中的相變是什麼意思

研究各種固體組織結構的形成及其穩定性的一門學科.當一組原子或分子的集聚體具有均一的原子或電子組態時,這一集聚體稱為相(phase)；它具有一系列熱力學性質特徵,如體積、壓力、溫度及能量.兩相之間具有明顯的界限、相界兩側的微觀結構、成分（或兩者兼而有之）發生不連續變化.當一種固相由於熱力學條件（如溫度、壓力、作用於該固體的電場、磁場等）變化成為不穩定的時候,如果沒有對相變的障礙,將會通過相結構（原子或電子組態）的變化,轉變成更為穩定或平衡的狀態,此即發生「固態相變」.在金屬學中,相變常指一種組織在溫度或壓力變化時,轉變為另一種或多種組織的過程,如多晶型轉變、珠光體相變等.
人類對材料的使用決定於能夠得到和利用某些特定結構的微觀組織和分布,藉以獲得在使用條件下（如應力分布、磁場等）所需要的此種材料的加工或使用性能.這種組織結構包括電子組態、原子鍵合性質、原子或分子組態、構成的晶體結構及其中的晶體缺陷、晶體的形狀和分布（晶粒和金相組織）,也包括它們當中的組織缺陷.因此研究固態相變對控制金屬、合金以及某些非金屬材料性能有極為重要的理論和實踐意義.
固態相變的研究包括下列幾個方面,並可據以將相變作出不同的分類.
相變晶體學──相結構及結構關系 相變晶體學研究相變前後相的結構,這些結構的相互關系,相界面兩側晶體原子排列的匹配的程度,生成相在原來的母相中析出的晶體平面(即慣析面habit plane),以及母相與新相之間的晶體學取向關系(orientation relationship).如果相變時具有熱效應,吸熱相將具有較高的內能,鍵合有所減弱,從而影響一個原子的最近鄰和次近鄰原子的組態.伯格(M. J.Buerger)根據結構變化涉及的是最近鄰、次近鄰或更遠的原子,以及重組時是否需要原子重新組合,將相變進行分類,並指出需要原子位置的重組和鍵的破壞的相變,如低碳鋼從奧氏體中形成鐵素體,將需要較高的激活能,相變的速度較小；而當相變時只發生相對位移、轉動或鍵的畸變時,如奧氏體淬火時轉變為馬氏體,相變將具有較高速度.
研究相變前後的晶體學取向關系（如相互平行的晶面和晶向）對於相變機理的了解是必要的.這種取向關系和新相析出的形態及其在母相上的析出平面(慣析面),對相變後合金的性能有密切關系.
相變的金相學 宏觀材料相變產物的性質,特別是對組織敏感的性質如強度、斷裂韌度、延性、超塑性等,除了決定於晶體本身結構及所包含的晶體缺陷（繼承母相的或相變時產生的）以及它們所具有的性質外,還決定於相變後組成相的晶粒之間的相互關系,它們的形狀大小及其在母相中的分布等因素,如鋼中珠光體的粗細（即珠光體中滲碳體和鐵素體的厚度）將影響鋼的性能.相變的這個研究領域,稱為相變的金相學.相變後產物的金相組織,即新相的分布與母相的殘留量及分布,由母相及新相的晶體結構,相變的動力學（特別是相變的溫度、新相形成的速度）,以及合金的成分等因素所控制.研究相變的這些方面及其相互關系是控制合金材料組織和性質的重要手段.金相組織及其性質還受母相的成分不均勻性,溶解或偏聚的雜質,析出的夾雜物及其分布,存在的晶體缺陷（如晶粒間界、位錯、層錯）以及加熱、冷卻和形變產生的缺陷等的影響.
相變熱力學 相變的發生是由於某一個固相在給定的熱力學條件下成為不穩定的物系,該固相就會具有通過結構或成分的變化使物系的自由能下降的趨勢.從原子或分子的組態變化來考慮,相變可以有三個基本方式：①結構變化,如熔化、凝固、多晶型轉變、馬氏體相變、塊型轉變(massive transformation);②成分的變化,如具有溶解度間隔(solubility gap)的物系中一個相分為兩種與原來結構相同而成分不同的相；③有序程度的變化,如黃銅的有序化.大多數轉變則兼具兩種或三種過程.這些變化都伴有相應的自由能變化(見合金熱力學).
在相變時,物系的自由能保持連續變化,但其他熱力學函數如體積、焓、熵等發生不連續變化.根據 Gibbs自由能(即自由焓G)高階導數發生不連續的情況(階數),可以將相變相應地分級：相變時體積及熵變化間斷的相變為一級相變,如多晶型相變,它們伴有結構變化和相變潛熱.焓、熱膨脹與壓縮系數發生突變的相變為二級相變,如某些有序無序轉變.實際上除了超導轉變外,一般相變並不嚴格符合這些定義,而是介乎兩者之間.許多鐵磁體的居里點則屬於二級相變點.
相變熱力學主要研究相變發生的條件,其驅動力來源與大小,相變的終點和相變產物的相對穩定性.由於相變潛熱比點陣能小得多,相變點及平衡線的理論計算是復雜而困難的.
相變動力學 研究相變的發生和發展,相變速度和停止過程,以及影響它們的因素.許多相變在臨界溫度（即兩相自由能相等的溫度）以下用形核及長大的方式進行.在母相中經過一定孕育時間,產生新相的核,這些核常常以一定速率增多,在一定溫度下,每個核以一定速率長大,一直到受阻或自由能條件變為不利.由於新相形核時單位體積的自由能減少,而新相表面的表面自由能增加,矛盾統一的結果是新相的晶核必須具有或超過一定臨界尺寸(rc)才是穩定的,稱為臨界晶核.它們繼續長大才能導致體系的自由能下降.
臨界尺寸的晶核是由原子熱運動引起新相組態的起伏所產生,如N表示單位體積母相中的新相形核地點的總數,nc為具有臨界尺寸的晶核數,ΔGc為形成臨界晶核單位體積的自由能,k是玻耳茲曼(Boltzmann)常數,T 是轉變溫度,則
nc＝N exp(-ΔGc/kT)
臨界尺寸的晶核出現後,有的長大,有的縮小,為了獲得能夠長大的晶核,鄰近原子必須向臨界晶核表面上躍遷,使其尺寸超過rc.如這種躍遷的激活能為Ea,則形核率R為
R＝A exp【(-ΔGc+Ea)/kT】
溫度、壓力、成分、形變等對形核率都有重要影響.上述形核方式假定形核地點均勻分布於母相之中,稱為「均勻形核」.如果母相存在晶體缺陷及界面（包括晶粒間界及孿晶界）、成分偏析、第二相及各種夾雜物,那末它們有可能提供有利的形核條件,使晶核在某些地點優先形成,稱為「非均勻形核」.
新相晶體的長大通過臨界晶核的增大進行,原子從母相通過界面轉移到新相.這種轉移可以通過擴散進行,也可用非擴散位移──改變近鄰原子位置來完成,或兼而有之.晶核的長大可以由體擴散、界面擴散或沿位錯擴散控制,這時長大率,為球狀新相的平均尺寸:體擴散為主要原子輸運方式時, 垝∝t1/3；為表面或界面擴散所控制時,∝t1/2；為位錯擴散控制時,則∝t1/5.如長大由相界面的運動控制時,長大速度VF與長大時間t成線性關系, VF∝t.但此種線性關系並不一定表徵長大系界面運動控制,如枝晶長大或共析體的長大與時間也具有線性關系.
新相的形狀決定於長大速率的方向性,它受晶面的界面張力、表面或界面雜質吸附、溫度和濃度梯度等影響.如生鐵中石墨沿基面方向長大,成為片狀石墨；如沿垂直於基面方向長大,則成為扇形石墨的復合體,即球狀石墨.
新相的生成量則決定於新相的形核數和長大終止的尺寸.在某些情況下,母相可以完全轉變為新相（如珠光體相變,見共析分解）,或轉變一部分(如脫溶分解)；也可以由於新相被晶界、新相周圍的母相中產生的應力、范性形變、或成分的變化所限制,終止長大,使新相的增加在達到化學平衡以前停止.
相變的進程受許多因素,如溫度、靜液壓、應力和應變、晶體缺陷、形變速度,以及電場、磁場、重力場等影響.它們通過不同機理影響相變進程,如溫度影響兩相自由能的變化,擴散速度,獲得相變激活能的幾率等；晶體缺陷則影響新相生核的地點、擴散通道和擴散機理以及新相長大的助力和阻力等等.
沒有成分變化的相變,如鐵鎳合金的馬氏體相變,可以在導致相變的外界條件（如溫度）反轉時發生逆轉,但由於來程相變時能量的消耗或晶體中相變阻力的增加（如晶體缺陷增加）,可以使逆轉出現滯後現象.
相變機理學 研究相變的方式和分類.由於機理不同,相變可以有許多方式：
擴散型相變 相變以形核和擴散長大方式進行,相變中發生基體原子擴散和成分的變化.這種相變可以有各種形式：
①從過飽和固溶體中析出新相即脫溶.析出時,在新的熱力學穩定相生成前可以經過各種介穩狀態,如鋁銅合金中析出穩定的 CuAl2相以前形成原子異相聚集體,Guinier-Preston區.這種相變稱為「連續脫溶」(con-tinuous precipitation).
②過飽和相分解時,可以從母相內局部開始,向前擴展.其中一相是經過脫溶及再結晶的母相,另一相為新相,稱為「不連續脫溶」(discontinuous precipitation).
③如母相具有二元（或三元）共析成分,則在共析分解溫度以下轉變為兩個（或三個以上）新相,一般具有兩相（或三相）相間的共析組織,在鋼、銅鋁合金中,共析組織經蝕刻後在顯微鏡下觀察具有珠母光澤、稱為珠光體,這種相變稱為「珠光體相變」.這些分解產物在升溫時,通過固溶反應在相變點以上轉變成為高溫相.
無擴散型相變 又稱馬氏體型相變.即相變過程中不發生擴散,只通過材料的一定體積的切變,以很高的速度發生晶體結構變化,各原子或分子只有相對位移.這種相變大多數在降溫時發生,但也有在恆溫下進行的.它不僅在某些純金屬及許多合金如鋼中及無機化合物中發生,也在有機化合物中出現,如聚乙烯在應力作用下的斜方晶系向單斜晶系轉變（見馬氏體相變）.
貝氏體型相變 這是介乎上述兩者之間的相變.在這種相變過程中,基體以類似無擴散相變的方式進行,但一部分組元如鋼中奧氏體內的碳,發生擴散,從新相的基體脫溶,在新相內析出,或擴散到奧氏體中,或從基體的母相中以形核長大方式析出第二相.由於局部擴散,相變可以在恆溫下發生.在溫度較低區域,基體的原子運動更接近馬氏體（下貝氏體）,在較高溫度時原子的運動尚有待進一步研究（見貝氏體相變）.
「塊型」轉變 在某些純金屬或合金中,如純鐵和β- 黃銅,母相原子以擴散方式發生結構變化轉入新相,而不發生成分變化,新相長大速度很高,並可以越過母相晶粒界.這種熱激活多晶型性相變的產物成塊狀,最早由格雷寧格(A.B.Greninger)在研究銅鋁合金β→α相變時發現,後來由馬薩爾斯基(T.B.Massalski)等進行了較細致的研究,所以稱為Grininger-Massalski或G-M相變.在英文文獻中稱為」塊型」轉變(massive transfor-mation).這種相變的機理還有待澄清.
有序無序轉變 這種轉變一般有三種類型：①位置無序化,固體中原子排列可以完全有序、完全無序或兩者之間.在有序態時,一個組元的原子均佔有晶胞中一定位置,而無序態時則處於任意位置.②取向無序化.③電子或核自旋無序化,如磁轉變（鐵磁-順磁）等（見有序無序轉變）. 晶體中的缺陷亦可發生位置的有序化,如空位的有序排列.形變後晶體在受熱回復時,位錯重組為規則排列,導致晶粒中產生晶畦,這種晶畦化現象(polygoniza-tion)也可以認為屬於這個類型.
spinodal分解 在二元系合金及玻璃體中,當自由能對成分的二次導數,自由能對成分曲線向下彎時,任何成分起伏將導致自由能下降,這時將自發地發生上坡擴散,形成成分不同的尺寸為幾十至幾百埃的區域,區域大小隨分解溫度下降而縮小.吉布斯(J. W.Gibbs)稱為亞穩限(the limit of metastability)後來被描述為spinodal,即有兩弧相交的尖點的曲線,因而這種轉變被稱為spinodal分解.有各種譯名,也可以稱為亞穩分域.
玻璃態及介晶態固體的轉變──晶化 (crystalli- zation of amorphous state) 液體過冷形成玻璃體,即非晶態固體,通過其他途徑如輻照、氣相沉積等也可以形成非晶態.非晶態固體在一定溫度下會轉變為熱力學更為穩定的晶體或微晶.非晶態及微晶的金屬和非金屬材料具有許多特殊性能,這些性能及晶化都有待進一步研究（見非晶態金屬）.
某些物質,主要是具有高度不對稱形狀的長鏈有機化合物,在完全液化前經過一系列介晶態(mesomorphic或 paracrystalline phase).它們具有晶體的X射線衍射象和液體的不能承受剪切力的流變行為,因此,也稱為液晶.在介晶態時,長鏈分子可以平行排列,但鏈端與鏈端的鍵合削弱,使晶體具有層狀性質,稱為層列相(smectic phase).在更高溫度、層列消失,但保留了鏈的取向排列,成為向排列(nematic phase),溫度繼續升高,在一定溫度完全液化.有些化合物,可以經過幾個層列間相變.
相變機理示意圖 對於合金中各類相變,克里斯琴(Christian)曾根據它們的原子運動的異同,圖示了它們的關系,附圖（見上頁）是經過略有增改的示意圖.它適用於原子或分子組態發生變化的相變,但不包括電子組態變化的相變.
相變預效應及軟模 在擴散相變中,相變發生以前,固溶體中空位或原子聚集、或與位錯及其他晶體缺陷結合形成絡合體或過渡相.軟模(soft mode)是指固體點陣的振動模,由於振動能量量子化的結果,在溫度鄰近相變點時,其頻率平方接近於零.在有些馬氏體型相變前、觀察到點陣的失穩,即聲子模的軟化現象.軟模也可以在其他相變中觀察到：如磁轉變（如KCoF3）,鐵電轉變(如SrTiO3),超導轉變（如Nb3Sn）,金屬態-絕緣體相變(如MoO2).這些效應可以用彈性常數、電阻、彌散 X射線衍射、中子散射、喇曼譜、正電子湮沒等進行研究,其結果有助於對相變機理的了解.
相變的應用 相變伴隨有物理（包括磁學、電學及介電性質）、力學、化學性質,甚至外形（如形狀記憶合金）的變化.可通過這些變化進行相變的研究；而利用相變可以控制材料的性能,並可以利用相變時材料性質的變化製成器件.

C. 量子相變是什麼

量子相變 是指發生在絕對零度的相變現象。與熱相變不同的是，熱相變的發生是由於熱擾動所造成，而量子相變是經由量子漲落所造成。量子相變的發生代表著在量子多體系統中基態的性質隨著外部參數發生突然的驟變。傳統上研究量子相變的方法和研究熱相變的方法類似，主要根據朗道的對稱破缺理論和序參量來決定量子系統的相圖。近年來由於量子資訊學的蓬勃發展，有一些物理學家利用量子資訊學來研究量子相變，例如糾纏熵和保真度。

D. 固態相變的分類

固態相變研究各種固體組織結構的形成及其穩定性。

當一組原子或分子的集聚體具有均一的原子或電子組態時，這一集聚體稱為相(phase)；它具有一系列熱力學性質特徵，如體積、壓力、溫度及能量。

相變就是兩相之間具有明顯的界限、相界兩側的微觀結構、成分（或兩者兼而有之）發生不連續變化。

根據不同的分類方法有不同的分類，以金屬固態相變為例：

• 按相變的平衡狀態

可以分為平衡相變和非平衡相變；

• 按熱力學分類

可分為一級相變和二級相變；

• 按原子的遷移特徵分類

可分為擴散型相變和無擴散型相變。

E. 有哪些可能的方法可以鑒別材料中發生了相變,請舉出盡可能多的方法

中葯常用的鑒定方法有：來源（原植物、原動物和礦物）鑒定、性狀鑒定、顯微鑒定及理化鑒定等方法。 1、來源鑒定是應用植（動）物的分類學知識，對中葯的來源進行鑒定，確定其正確的學名；應用礦物學的基本知識，確定礦物中葯的來源。以保證在應用中品種准確無誤。 2、性狀鑒定是用眼觀、手摸、鼻聞、口嘗、水試、火試等十分簡便的鑒定方法，來鑒別葯材的外觀性狀。這些方法在我國醫葯學寶庫中積累了豐富的傳統鑒別經驗，它具有簡單、易行、迅速的特點。性狀鑒定和來源鑒定一樣，除仔細觀察樣品外，有時亦需核對標本和文獻。對一些地區性強或新增的品種，鑒定時常缺乏有關資料和標准樣品，可寄送少許樣品到生產該葯材的省、自治區中葯材部門或葯品檢驗所了解情況或請協助鑒定。必要時可到產地調查，採集實物標本，了解生產、加工、銷售和使用等情況，以便進行鑒定研究。直觀的性狀鑒定是很重要的，也是中葯鑒定工作者必備的基本功之一。 3、顯微鑒定是利用顯微鏡來觀察葯材的組織構造、細胞形狀以及內含物的特徵，用以鑒定葯材的真偽和純度，顯微鑒定常配合來源、性狀及理化鑒定等方法解決實際問題。當葯材的外形不易鑒定，或葯材破碎或呈粉末狀時，此法較為常用。《中華人民共和國葯典》已將顯微鑒定應用到很多中葯和中成葯制劑的鑒別中。進行顯微鑒定，鑒定者必須具有植物（動物）解剖的基本知識，掌握製片的基本技術。顯微鑒定的方法，因材料和要求的不同而不同。 4、理化鑒定是利用某些物理的、化學的或儀器分析方法，鑒定中葯的真實性、純度和品質優劣程度，統稱為理化鑒定。通過理化鑒定分析中葯中所含的主要化學成分或有效成分的有無和含量的多少，以及有害物質的有無等。

F. 什麼是相變什麼37度固液就沒差別《科學世界》2007.7期關於相變的沒看懂！

相變材料的蓄熱機理與特點

相變材料具有在一定溫度范圍內改變其物理狀態的能力。以固－液相變為例，在加熱到熔化溫度時，就產生從固態到液態的相變，熔化的過程中，相變材料吸收並儲存大量的潛熱；當相變材料冷卻時，儲存的熱量在一定的溫度范圍內要散發到環境中去，進行從液態到固態的逆相變。在這兩種相變過程中，所儲存或釋放的能量稱為相變潛熱。物理狀態發生變化時，材料自身的溫度在相變完成前幾乎維持不變，形成一個寬的溫度平台，雖然溫度不變，但吸收或釋放的潛熱卻相當大。

相變材料的分類相變材料主要包括無機PCM、有機PCM和復合PCM三類。其中，無機類PCM主要有結晶水合鹽類、熔融鹽類、金屬或合金類等；有機類PCM主要包括石蠟、醋酸和其他有機物；近年來，復合相變儲熱材料應運而生，它既能有效克服單一的無機物或有機物相變儲熱材料存在的缺點，又可以改善相變材料的應用效果以及拓展其應用范圍。因此，研製復合相變儲熱材料已成為儲熱材料領域的熱點研究課題。但是混合相變材料也可能會帶來相變潛熱下降，或在長期的相變過程中容易變性等缺點。

相變儲能建築材料

相變儲能建築材料兼備普通建材和相變材料兩者的優點，能夠吸收和釋放適量的熱能；能夠和其他傳統建築材料同時使用；不需要特殊的知識和技能來安裝使用蓄熱建築材料；能夠用標准生產設備生產；在經濟效益上具有競爭性。

相變儲能建築材料應用於建材的研究始於1982年，由美國能源部太陽能公司發起。20世紀90年代以PCM處理建築材料(如石膏板、牆板與混凝土構件等)的技術發展起來了。隨後，PCM在混凝土試塊、石膏牆板等建築材料中的研究和應用一直方興未艾。1999年，國外又研製成功一種新型建築材料－固液共晶相變材料，在牆板或輕型混凝土預制板中澆注這種相變材料，可以保持室內溫度適宜。另歐美有多家公司利用PCM生產銷售室外通訊接線設備和電力變壓設備的專用小屋，可在冬夏天均保持在適宜的工作溫度。此外，含有PCM的瀝青地面或水泥路面，可以防止道路、橋梁、飛機跑道等在冬季深夜結冰。

相變材料與建築材料的復合工藝

PCM與建材基體的結合工藝，目前主要有以下幾種方法：（1）將PCM密封在合適的容器內。（2）將PCM密封後置入建築材料中。（3）通過浸泡將PCM滲入多孔的建材基體(如石膏牆板、水泥混凝土試塊等)。（4）將PCM直接與建築材料混合。（5）將有機PCM乳化後添加到建築材料中。國內建築節能知名企業——北京振利高新技術公司成功地將不同標號的石蠟乳化，然後按一定比例與相變特種膠粉、水、聚苯顆粒輕骨料混合，配製成兼具蓄熱和保溫的可用於建築牆體內外層的相變蓄熱漿料。試驗樓的測試工作正在進行中。同時在開發的還有相變砂漿、相變膩子等產品。

相變材料在建築圍護結構中的應用

現代建築向高層發展，要求所用圍護結構為輕質材料。但普通輕質材料熱容較小，導致室內溫度波動較大。這不僅造成室內熱環境不舒適，而且還增加空調負荷，導致建築能耗上升。目前，採用的相變材料的潛熱達到170J/g甚至更高，而普通建材在溫度變化1℃時儲存同等熱量將需要190倍相變材料的質量。因此，復合相變建材具有普通建材無法比擬的熱容，對於房間內的氣溫穩定及空調系統工況的平穩是非常有利的。

相變材料的選擇

用於建築圍護結構的相變建築材料的研製，選擇合適的相變材料至關重要，應具有以下幾個特點：（1）熔化潛熱高，使其在相變中能貯藏或放出較多的熱量；（2）相變過程可逆性好、膨脹收縮性小、過冷或過熱現象少；（3）有合適的相變溫度，能滿足需要控制的特定溫度；（4）導熱系數大，密度大，比熱容大；（5）相變材料無毒，無腐蝕性，成本低，製造方便。

在實際研製過程中，要找到滿足這些理想條件的相變材料非常困難。因此，人們往往先考慮有合適的相變溫度和有較大相變潛熱的相變材料，而後再考慮各種影響研究和應用的綜合性因素。

就目前來說，現存的問題主要在相變儲能建築材料耐久性以及經濟性方面。耐久性主要體現在三個方面：相變材料在循環過程中熱物理性質的退化問題；相變材料易從基體的泄漏問題；相變材料對基體材料的作用問題。經濟性主要體現在：如果要最大化解決上述問題，將導致單位熱能儲存費用的上升，必將失去與其他儲熱法或普通建材競爭的優勢。相變儲能建築材料經過20多年的發展，其智能化功能性的特點勿容置疑。隨著人們對建築節能的日益重視，環境保護意識的逐步增強，相變儲能建築材料必將在今後的建材領域大有用武之地，也會逐漸被人們所認知，具有非常廣闊的應用前景。

G. 岩相變化研究

不同的岩相是在不同的特定沉積條件下形成的一些有特色的岩石。由於不同岩相具有不同的顏色、成分、結構和沉積構造，其波譜特徵和抗風化能力各異，在遙感圖像中便構成不同的影像特徵。陸地衛星圖像安順幅，從影像特徵可以看到西部三疊系為層理較明顯的碳酸鹽岩，向東很快變為層理不太明顯、色調也比較淺的碎屑岩系，中間為一條南北向深灰色的岩石堤礁，是相變界線。這是我國西南地區三疊系下統飛仙關組地層相變的遙感實例。此外，各種成因類型的鬆散沉積物在岩相變化的解譯中也可起到較好的解譯效果。

綜上所述，利用影像地層分析來研究地層的劃分，追索地層橫向變化，進行地層對比，是其他研究方法不能取代的。但也應該看到，影像地層作為地層分析的一種手段，也和地震地層學方法、磁性地層學方法、化學地層學方法一樣，有一定的局限性。從目前來看，遙感影像解析度是有限的 ( 影像與實地之間、地層劃分點精度) ，不可能像地面實測剖面解析度那樣精細。由於解譯經驗、水平的限制，不同解譯人員對地層影像的解譯也存在差異和多解性。隨著遙感感測器的改進，計算機處理技術和影像解析度的提高，遙感影像地層分析的解析度和准確率必將不斷提高，影像地層分析的應用領域也會不斷拓寬，並在實踐中將不斷發展和日臻完善。

復習思考題

1. 簡要說明不同礦物的反射光譜及發射光譜特徵。

2. 簡要說明三大岩類的反射光譜特徵。

3. 影響岩石光譜特徵的主要因素有哪些?

4. 簡述遙感岩性影像特徵的目視解譯方法。

5. 分別敘述沉積岩、岩漿岩及變質岩影像的主要判讀標志。

6. 結合實例說明主成分分析在岩礦信息提取中的作用。

7. 簡述遙感影像地層分析主要內容及影像地層單位的劃分。

H. 如何利用比熱研究有序，無序轉變

某些替代式固溶體，當溫度甚低時，不同種類的原子在點陣位置上呈規則的周期性排列，稱有序相，而在某一溫度以上，這種規律性就完全不存在了，稱無序相。固溶體在這一溫度（稱為相變溫度或居里點）發生的這種排列的規律性的產生或喪失，同時伴有結構的對稱性的變化，被稱為有序—無序相變。例如，對於具有相同原子數的CuZn合金,在460℃以上為體心立方的無序結構，即兩種原子占據任一陣點的幾率相同;當溫度降到460℃時，則開始有較多的Zn原子占據了體心的位置，稱部分有序；而當溫度甚低時，則所有的Zn原子全部占據了體心位置，成為簡單立方的有序結構了。這種有序結構又稱為無序結構的超結構。某些三元合金也有類似的情形。
原子在點陣位置上的分布情況常用序參量表示，它表示出在任意距離的兩個位置上原子分布的相關性。當此二位置處在有限距離時的序參量稱為短程序。當此二位置間的距離無限大時，則稱為長程序。如對CuZn合金，長程序與占據了晶胞中心的Zn原子的百分數成正比,最近鄰短程序與最近鄰的Zn－Cu原子對的百分數成正比。序參量是溫度的函數，在一般情況下,在完全有序時,它趨於1；在完全無序時,它為零。附圖表示及隨溫度變化的兩種情況。由圖可知，在相變點，長程序可以跳躍地或連續地變為零，它們分別對應於一級相變及二級相變（見固體中的相變）。而在相變點以上，卻仍然存在有一定的短程序。這種在相變點以上存在的具有一定的短程序的小區域，是某些固溶體在相變點以下發生的有序化過程的核心,且當這樣的兩個有序區域長大而相接觸時,則有可能形成反相疇（見面缺陷）。
有序－無序相變
X 射線、中子和電子衍射和漫散射是研究有序－無序相變的最通常而最有效的方法。此外，相變可導致物理性質如比熱容、電阻率、彈性常數、磁性和范性等的變化，這些性質的測量以及顯微觀察等都可用於研究這個相變過程。

有序—無序相變是合作現象中較簡單的一種，對這種相變進行了各種方法和各種近似程度的計算。這些研究又被其他類型的如填隙式固溶體的有序—無序相變、有序—無序型的鐵電相變以及鐵磁相變等理論所借鑒。現在，有序—無序相變的內容已推廣包括了位置的、分子取向的和電子或核自旋的有序—無序相變等三種情形。並且，由於臨界現象的研究吸引了人們的很大興趣，有序—無序相變這一長期被研究著的課題仍然受到注意。

I. 馬氏體相變的研究

幾十年來馬氏體相變的研究，從表象逐步深入到相變的本質，但是對一些根本性問題還認識得不很完整。馬氏體相變時母相和新相成分相同，因此可以把合金作為單元系進行相變的熱力學研究。用熱力學處理來計算Ms 溫度以及驗證相變過程的工作還處於發動階段。雖然從實驗上可以得到相變的慣習(析)面、取向關系以及應變數，但相變過程中原子遷動的過程尚未了解。晶體學的表象理論，應用數學(矩陣)處理,預測馬氏體相變過程的形狀改變是均勻點陣形變、不均勻形變和剛性轉動的結果；這只在Au-Cd、Fe3Pt及高鎳鋼和高鋁鋼中得到驗證，對大多數合金還不完全與實驗結果相符合。在某些馬氏體相變前觀察到物理性質異變(如彈性模量下降)揭示了相變前母相點陣振動(聲學模)的軟化，預相變和軟模已為人們所注意。馬氏體相變研究歷史較久，工業上應用較廣，也開始對金屬和非金屬的馬氏體相變進行統一的研究。

J. 固體物理學的相變

在固體物理學中相變佔有重要地位。它涉及熔化、凝聚、凝固、晶體生長、蒸發、相平衡、相變動力學、臨界現象等，19世紀J.吉布斯研究了相平衡的熱力學。後來P.厄任費斯脫在1933年對各種相變作了分類。一級相變，其特徵是有明顯的體積變化和潛熱，有「過冷」或「過熱」的亞穩態。在相變點兩相共存。固體－液體相變是一級相變。另一類是二級相變，其特徵是沒有體積變化和潛熱，不會有過冷或過熱的狀態。在相變點兩相不共存，但某些物性卻有躍變。鐵磁體的順磁－鐵磁相變，超導體的超導－正常相變都是二級相變。朗道在1937年提出二級相變的唯象理論，用序參量描寫相變點附近的有序態。這個理論用於超導電性、液氦超流性、鐵電體、液晶的相變都取得成功。60年代以後，人們對發生相變點的臨界現象做了大量研究，總結出標度律和普適性。L.卡達諾夫在1966年指出在臨界點粒子之間的關聯效應起重要作用。K.威耳孫在1971年採用量子場論中重正化群方法，論證了臨界現象的標度律和普適性，並計算了臨界指數，取得成功。 鐵電體和反鐵電體中位移型的結構相變，同居里點附近某個點陣波模式的頻率反常變小或趨於零的現象，即所謂軟模效應，有密切的關系。某些固體其特徵物性沿一定方向周期變化，此周期與點陣的周期可能通約或不可通約，分別形成有公度相和無公度相。此外，關於混沌相的由來和性質，二維體系相變的新特點等都是人們很重視的課題（見固體中的相變）。