Любое вещество может находиться в трех агрегатных состояниях – га-
зообразном, жидком и твердом. Изменение агрегатного состояния проис-
ходит при определенных температурах. Температура перехода зависит от
давления, но при постоянном давлении они вполне определенны.
Переход металла из жидкого состояния в твердое с образованием кри-
сталлической структуры называется первичной кристаллизацией. Плавле-
ние – процесс, обратный кристаллизации.
В природе все самопроизвольно протекающие превращения (кристал-
лизация и плавление) обусловлены тем, что новые состояния в новых ус-
ловиях являются энергетически более устойчивыми, обладают меньшим
запасом энергии.
Энергетическое состояние системы, имеющее огромное число охва-
ченных тепловым движением частиц (атомов, молекул), характеризуется
особой термодинамической функцией G, называемой свободной энергией.
В условиях постоянного давления:
G = U − T ⋅ S ,
2.1
где – U – внутренняя энергия системы (вещества), т. е. полная энергия,
равная сумме кинетической и потенциальной энергии частиц, составляю-
щих данную систему; Т – абсолютная температура в системе, S – энтро-
пия, т. е. мера внутренней неупорядоченности в системе.
Чем больше свободной энергии системы, тем система менее устойчи-
ва. С изменением внешних условий свободная энергия системы изменяет-
ся по сложному закону, но различно для жидкого и кристаллического со-
стояний. Схематический характер изменения свободной энергии жидкого
и твердого состояний в зависимости от температуры показан на рис. 2.1.