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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)晶溫度時會發(fā)生固體熔化的現(xiàn)象？）這個問題，也就是討論一個變化過程（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其做功的條件下才能實現(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），都需要外界對其做功才能實現(xiàn)，但是，對于象液態(tài)不銹鋼結(jié)晶這樣的過程，它涉及到大量微觀質(zhì)點的運(yùn)動狀態(tài)的變化，對這種變化過程應(yīng)該朝著哪一個方向進(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，變化是否能夠自發(fā)進(jìn)行可以用自由能(符號F)這個函數(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其做功，而且可能對外界做功．這就表明，變化是一個自發(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，即有一定的過冷度，固態(tài)的自由能低于液態(tài)，速時結(jié)晶過程可以自發(fā)進(jìn)行。相反地，當(dāng)溫度高于To時，即有一定的過熱度，液態(tài)的自由能低于固態(tài)，這時熔化過程可以自發(fā)進(jìn)行。http://66aicai.com/