Плавл е ня, перехід речовини з кристалічного (твердого) стану в рідке; відбувається з поглинанням теплоти ( фазовий перехід I роду). Головними характеристиками П. чистих речовин є Температура плавлення (Т пл) і теплота, яка необхідна для здійснення процесу П. ( теплота плавлення Q пл).

Температура П. залежить від зовнішнього тиску р; на діаграмі стану чистого речовини ця залежність зображується кривої плавлення (кривій співіснування твердої і рідкої фаз, AD або AD 'на рис. 1). П. сплавів і твердих розчинів відбувається, як правило, в інтервалі температур (виняток становлять евтектики з постійною Т пл). Залежність температури початку і закінчення П. сплаву від його складу при даному тиску зображується на діаграмах стану спеціальними лініями (криві ликвидуса і солідусу, див. подвійні системи ). У ряду високомолекулярних сполук (наприклад, у речовин, здатних утворювати рідкі кристали ) Перехід з твердого кристалічного стану в ізотропне рідке відбувається постадійно (в деякому температурному інтервалі), кожна стадія характеризує певний етап руйнування кристалічної структури.

Наявність певної температури П.- важлива ознака правильного кристалічної будови твердих тіл. За цією ознакою їх легко відрізнити від аморфних твердих тіл, які не мають фіксованої Т пл. Аморфні тверді тіла переходять в рідкий стан поступово, розм'якшуючись при підвищенні температури (див. аморфний стан ).

Найвищу температуру П. серед чистих металів має вольфрам (3410 ° С), найнижчу - ртуть (-38,9 ° С). До особливо тугоплавким з'єднанням відносяться: TiN (3200 ° С), HfN (3580 ° С), ZrC (3805 ° С), TaC (4070 ° С), HfC (4160 ° С) і ін. Як правило, для речовин з високою Т пл характерні більш високі значення Q пл. Домішки, присутні в кристалічних речовинах, знижують їх Т пл. Цим користуються на практиці для отримання сплавів з низькою Т пл (див., Наприклад, Вуда сплав з Т пл = 68 ° С) і охолоджуючих сумішей .

П. починається при досягненні кристалічною речовиною Т пл. З початку П. до його завершення температура речовини залишається постійною і рівною Т пл, незважаючи на повідомлення речовини теплоти (рис. 2). Нагріти кристал до Т> Т пл в звичайних умовах не вдається (див. перегрів ), Тоді як при кристалізації порівняно легко досягається значне переохолодження розплаву.

Характер залежності Т пл від тиску р визначається напрямом об'ємних змін (DV пл) при П. (див. Клапейрона - Клаузіуса рівняння ). У більшості випадків П. речовини супроводжується збільшенням їх обсягу (зазвичай на кілька%). Якщо це має місце, то зростання тиску приводить до підвищення Т пл (рис. 3). Однак у деяких речовин ( води , ряду металів і металлідов , Див. Рис. 1) при П. відбувається зменшення обсягу. Температура П. цих речовин при збільшенні тиску знижується.

П. супроводжується зміною фізичних властивостей речовини: збільшенням ентропії , Що відображає розупорядкування кристалічної структури речовини; зростанням теплоємності , Електричного опору [виняток становлять деякі напівметали (Bi, Sb) і напівпровідники (Ge), в рідкому стані володіють більш високу електропровідність]. Практично до нуля падає при П. опір зрушенню (в розплаві не можуть поширюватися поперечні пружні хвилі, см. рідина ), Зменшується швидкість поширення звуку (Поздовжніх хвиль) і т.д.

Згідно молекулярно-кінетичних уявлень, П. здійснюється наступним чином. При підведенні до кристалічного тіла теплоти збільшується енергія коливань (амплітуда коливань) його атомів, що призводить до підвищення температури тіла і сприяє утворенню в кристалі різного роду дефектів (незаповнених вузлів кристалічної решітки - вакансій ; порушень періодичності грат атомами, що упровадилися між її вузлами, і ін., див. Дефекти в кристалах ). У молекулярних кристалах може відбуватися часткове розупорядкування взаємної орієнтації осей молекул, якщо молекули не володіють сферичної формою. Поступове зростання числа дефектів і їх об'єднання характеризують стадію передплавлення. З досягненням Т пл в кристалі створюється критична концентрація дефектів, починається П.- кристалічна решітка розпадається на легкорухливі субмикроскопические області. Підводиться при П. теплота йде не на нагрів тіла, а на розрив міжатомних зв'язків і руйнування далекого порядку в кристалах (див. Далекий порядок і ближній порядок ). У самих же субмикроскопических областях ближній порядок в розташуванні атомів при П. істотно не змінюється ( координаційне число розплаву при Т пл в більшості випадків залишається тим же, що і у кристала). Цим пояснюються менші значення теплот плавлення Q пл в порівнянні з теплотамі пароутворення і порівняно невелика зміна ряду фізичних властивостей речовин при їх П.

Процес П. грає важливу роль в природі (П. снігу і льоду на поверхні Землі, П. мінералів в її надрах і т.д.) і в техніці (виробництво металів і сплавів, лиття в форми та ін.).

Літ .: Френкель Я. І., Кінетична теорія рідин, Собр. обр. праць, т. 3, М. -Л., 1959; Данилов В. І., Будова і кристалізація рідини, К., 1956; Глазов В. М., Чижевська С. Н., Глаголєва Н. Н., Рідкі напівпровідники, М., 1967; Уббелоде А., Плавлення і кристалічна структура, пров. з англ., М., 1969; Любов Б. Я., Теорія кристалізації в великих обсягах, М. (у пресі).

Б. Я. Любов.

Мал. 3. Зміна температури плавлення Тпл (° С) лужних металів зі збільшенням тиску p (кбар). Крива плавлення Cs вказує на існування у нього при високому тиску двох поліморфних перетворень (а і в).

Мал. 1. Діаграма стану чистої речовини. Лінії AD і AD '- криві плавлення, по лінії AD' плавляться речовини з аномальним зміною обсягу при плавленні.

Мал. 2. Зупинка температури при плавленні кристалічного тіла. По осі абсцис відкладено час t, пропорційне рівномірно що підводиться до тіла кількості теплоти.