相与相变
相共存
往一杯水里放一块冰,让它静静待着,既不融化也不长大。冰和水并不在较劲;它们已经达成一种稳定的僵持,可以无限期地并排待在一起。这种安顿下来的并存状态——两个(或更多)相同时在场、谁也压不倒谁——就是相共存。
共存是一种平衡,而不是一张定格的照片。分子不停地从固体越到液体、又越回来,但来去的速率恰好相同,所以两边的量保持不变。让这成为可能的深层条件是:每种物质在两个相中具有相同的化学势——也就是每个分子相同的「逃逸倾向」。当两边的势相等时,谁对谁都没有净的拉力,于是它们在真正的平衡中共存。
相共存正是相图上每一条线、每一个点的物理含义:那些特征标记的,恰恰是相与相达成平衡的温度和压强条件。这也是为什么沸腾的锅或融化的冰会被钉在一个温度上——系统被锁在某个共存条件上,直到其中一个相用尽。蒸馏、晶体的析出,乃至云的形成,全都建立在这种平衡之上。
保温杯里冰水混合的雪泥稳稳地停在 0 °C:只要冰和液体都还在,温度就动不了,因为这两个相被钉在共存状态里。
只要两个相共存,温度就被锁住不动。
共存的条件是:每种组分在每个相中的化学势相等——这比单说「温度和压强相等」更深刻,光是温度、压强相等并不能保证平衡。相图上那些相界线所描绘的,正是这种相等。
又称
另见