相变潜热潜到哪里去了？

    门类齐全的化学键理论面对锡熔成液态、水结冰等相变事实集体失声，司空见惯的相变由来竟成了千古之谜。还有一个谜中之谜就是相变潜热，其表现是：晶体物质受热，温度随之升高，达到熔点，熔化并不能立即形成，加热继续，而温度保持不变。在这个持续加热的过程中，物质在此相变温度点肯定是吸取了热量，却没有升温，那这热量到哪里去了？这就是困惑物理学多年的问题——相变时这热是如何潜藏、又如何显现。

    尽管近代物理用破绽百出的分子热运动“解释”了相变，有了一级相变、二级相变等极其复杂晦涩的理论。面对相变潜热，即使是牵强附会的分子热运动理论也无能为力，就用能量——“在今天的物理学中，我们不知道究竟是什么”的东西来应付。一个常见的自然事实，却要用一个又一个支离破碎的“理论”来描述、掩盖，我真为创建和讲授这门“学问”的学者汗颜。

    上一讲，我们谈到了相变，其原理是物质受热后价和电子的运动速率加快、线路由平面进入到空间，形成了空间扭曲运转，从而使产生的价磁力方向的紊乱，结构元之间丧失了定向的稳定的力的连接，物体内力大降、坍塌，于是形成了物质的熔化——相变。其实相变潜热同样并不高深，与相变的形成同出一理。

   相变潜热   晶体物质有非常准确的熔化温度——熔点，晶体熔化温度必须达到熔点，继续吸热之后，熔化才能形成。这个事实说明晶体物质的核外电子速率是完全准确的、其运动的变化是整齐同步的。

   相变时能量与温度不同步的现象早已引起了人们的注意，人们把物质熔化时的这种热量“失踪”及结晶时的热量“多出”的现象叫做相变潜热。这热量潜到哪里去了呢？这是好多学生、学者所关心的问题。以下就以常见的冰的融化来谈相变潜热。

   把冰块置于温暖的室内，随着周围环境持续加温，冰块结构元运转的价和电子逐渐地加快速率，冰块温度逐渐升高。到了熔点0℃，外部的加温并没有停止、仍然继续着，而冰块（H₂O）的温度却停留在0℃。加温在继续，H₂O结构元内运转的价和电子并没有加快速率，这个的热量到哪里去了？

   到了熔点，平面运转的价和电子的速率到达极限。此时其中有少量价和电子的运转开始有了立交运转趋势。由于冰的整体价和电子平面运转的惯性，物质内定向的价和力、价磁力相互制约，价和电子的运动相互牵连，物质内不容少数价和电子形成立交运转，有立交运转趋势的价和电子受到制约，相变不能发生。

    这时的外界加温，没有提升温度，没有宏观的相变，只是增加了有立交运转趋势的价和电子数量或比例，增加了相变（融化）的趋势，这些趋势的形成和能量的积聚就是相变的潜热。

    这潜热没有给物质升温，没有加快价和电子的速率，这些潜热逐步给在平面运转的价和电子贮备了由平面“起跳”到空间立交的动能，给平面运转的价和电子卯足了劲，形成了向融化相变的趋势，到时一起挣脱价磁力束缚，进行立交运转，价磁力方向紊乱，冰块内力丧失，形成冰块的融化。

   相变的潜热的热量没有增加物质的温度，表象上是潜没了。实质上是积蓄了物质由量变向质变、由升温到相变（融化）的趋势，为这些质变的形成增加趋势、积聚能量。

    金属的熔化过程与此相同，熔化的潜热也同此一理，例如锡的熔化。

   这样，我们就用核外电子规律运转的观点，阐述了世纪之谜——物质的相变及相变潜热。大自然把世上的物质构成各种的固体、液体、气体，并能使物质相态发生变化，神秘的相变过程竟是如此简单、神秘的相变潜热的原理原来也是这样的简单。

    凝固   凝固是熔化的逆过程，是由于温度的降低，物质由液态相变成固态的过程。简述为：温度降低，价和电子速率下降，运转线路由空间扭曲进入到稳定平面，价磁力方向相互对正、稳定，结构元之间的位置相对固定，物质内构筑了稳固的内力，宏观的表现就是凝固。

凝固时物质立交的价和电子降低速率归顺到稳定平面，稳定的价磁力使电子的运转稳定并相互同步、相互适应，所以不需要太多的能量维持运转，于是立交运转时多余的能量就以热量的形式释放，物质向外辐射能量（电磁波），这就是凝固时的放热现象，释放的就是相变潜热。

   凝结  凝结是物质由气态直接相变成固态的过程，例如温度骤降，天空中的水蒸气直接凝结成固态的雪花。其微观过程是：温度大幅降低，水蒸气价和电子速率迅速下降，运转线路由空间球面直接进入到稳定平面，空间的价和运转在瞬间固定在了某个平面，这个平面的方向位置是随机的，所以形成的雪花形状是各自不同的。雪花的基本形状是六边形，这与H₂O中氧所具有的6个价电子直接相关。

   凝结是物质由气态直接相变成固态，价和电子速率迅速下降，释放出来大量的相变潜热；而化雪时须吸收许多相变潜热，所以人们的感觉是下雪不冷、化雪冷。

                                       2011/10/20

参考文献：

1，晏成和：《物理新视点》，湖北人民出版社，2006。

2, IRA N.LEVINE[美]:《物理化学》,李芝芬等译,北京大学出版社,1987。

3, 阎守胜:《固体物理基础》,北京大学出版社, 2000。

4，Ｃ．基泰尔 [美]:《固体物理导论》, 杨顺华等译,科学出版社,1986。