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日期: 2025-12-04 | 来源: 墨子沙龙 | 有0人参与评论 | 字体: 小 中 大
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01
原材料的制作——水-冰相变
为了制作冰雕，我们第一步就需要获得大量的原材料——冰。
在中学物理中我们就学习过物质基础的三种状态——固相、液相和气相，他们之间可以相互转换。
而所谓的相，指的就是被一定边界包围,具有确定而均匀的物理和化学性质的系统或系统的一部分。
一个最常见的例子就是水：液态水既可以通过降温结成冰，也可以通过加热蒸发为水蒸气。这两个相变过程(液相到固相、液相到气相)都伴随着某些宏观物理量(例如密度)的突变，被称为非连续相变或一级相变。
那么，为什么会发生相变？为什么水会结冰？
水结冰的过程中主要受到能量的影响，主要分为两部分：
（1）能量最低趋势：物体倾向于处于能量最低、最稳定的状态，在结冰过程中，我们关注的是分子势能；（2）熵增S：系统倾向于变得越混乱越好，自然界自发过程总是朝着熵增加（变得更混乱）的方向进行。
自然界的物质有自发地达到能量最低状态的倾向，但是这里所说的能量并不是水或者冰的内能，而是在保持温度和压强恒定的情况下，系统的吉布斯自由能G。
而吉布斯自由能
GHTS，其中H主要由分子势能决定，S代表熵，只要变化后系统的吉布斯自由能降低了?G，这个过程就能自发发生
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