相與相變
相
/ fayz /
把油倒進水裡,讓它靜置:你會看到兩層分明的液體,油浮在水上,每一層從裡到外都是均勻的,中間隔著一道清晰的界面。這兩層各自就是一個相。所謂相,就是一塊從頭到尾都一樣的物質區域——成分相同、密度相同、性質相同——在它內部,你分不出哪一處和哪一處有什麼不同。
說得更準確些,相是系統中一塊物理上彼此分明、內部均勻、有自己確定性質的部分,它與相鄰的相之間隔著一道界面,跨過界面時這些性質會突然改變。固、液、氣是日常常見的例子,但同一種物質也可以有好幾個固相(冰就有十多種晶型),混合物也可能分成好幾個液相。要緊的是,相並不等同於物質狀態:油和水都是液體,卻是兩個分開的相。
為什麼要費心區分這個詞?因為相正是物理化學在條件變化時所追蹤的對象。溫度、壓強和成分決定了哪些相會出現、各佔多少。先弄清楚有幾個相,你才能數清楚自己可以自由調動幾個變量——這正是相律和相圖的出發點。
一杯加冰的汽水裡有三個相:固體的冰、液體的汽水,以及從中冒上來的氣泡。
同一種物質的三個相在同一杯中共存。
相與物質狀態有重疊,但並不相同。常見的狀態有三種(固、液、氣),可一個系統裡卻能含有很多個相——兩種互不相溶的液體是兩個相卻同屬液態,一塊岩石裡也可以同時有好幾個固體礦物相。
又稱
另見