相變金屬是什麼？

01-04

看到55杯原理的探究貼，不明白相變金屬是什麼啊，還有如果55杯真的是相變金屬，又是個什麼原理呢？

謝邀。

關於相和相變的概念 @成楚暘已經解釋了。

第一個問題，是什麼？

個人推測認為，這就是一個概念。

因為物質都有不同的相，條件改變就有可能產生相變化，金屬也是這樣，金屬的不同相結構已經及其對應性能都有很多研究。

我們對金屬的概念好像除了汞，常溫下都是固態的對吧？所以下面用一個簡單的相圖解釋一下低共熔現象：

縱坐標為溫度，橫坐標為質量分數；a為A物質的熔點，b為B物質的熔點；L代表液相區，L+A代表液相加A物質固相，L+B為液相加B固相，A+B為固相區

我們看E點，E點即為低共熔點。這就解釋了熔點為本來高於E點溫度的兩種物質A和B形成一個二元凝聚系統之後熔點低於其中任何一種物質的現象。

當然這只是一個簡單的系統，諸多限制條件就不說了，只是為了方便理解為什麼常溫下也可以出現一些液態的合金。實際情況比這個特例要複雜很多。

再看這個圖：

這個圖就是上面那個圖的冷卻曲線。

出現固相的時候溫度是不變的，這也是我們中學物理的嘗試，相變化的時候溫度是不變的。

以上圖來自參考文獻[1]第二個問題，原理。（這裡再說原理會不會和那個問題重複了= =）

那個問題里其實面很多人提到「中學老師不是教過嗎？水的比熱容是最大的，用的不是水是什麼？」

其實這裡有一些概念問題糾纏不清，所以我準備說一下蓄熱材料。

以下整理粘貼自參考文獻[2]

蓄熱材料可以分為四種：顯熱蓄熱材料、潛熱（相變）蓄熱材料、熱化學蓄熱材料、吸附蓄熱材料。
顯熱蓄熱材料是利用物質本身溫度的變化過程來進行熱量的儲存, 由於可採用直接接觸式換熱, 或者流體本身就是蓄熱介質, 因而蓄放熱過程相對比較簡單, 是早期應用較多的蓄熱材料。由於顯熱蓄熱材料是依靠蓄熱材料的溫度變化來進行熱量貯存的, 放熱過程不能恆溫, 蓄熱密度小, 造成蓄熱設備的體積龐大, 蓄熱效率不高, 而且與周圍環境存在溫差會造成熱量損失, 熱量不能長期儲存, 不適合長時間、大容量蓄熱, 限制了顯熱蓄熱材料的進一步發展。

相變蓄熱材料是利用物質在相變如凝固熔化、凝結汽化、固化升華等過程發生的相變熱來進行熱量的儲存和利用。與顯熱蓄熱材料相比, 相變蓄熱材料蓄熱密度高, 能夠通過相變在恆溫下放出大量熱量。

看完這些應該題主應該明白了吧？

實際應用中相變蓄熱材料和顯熱蓄熱材料的溫度特性曲線一定是不一樣的，主要原因就是在於：發生相變的時候溫度是不產生變化的，會有一個溫度平台，相變過程中產生的能量一般是比顯熱蓄熱材料高的。

大家說的水也好，鹽水也好，屬於顯熱蓄熱材料，溫度變化過程中沒有相變，是能量變化產生自身的溫度變化，溫度變化又產生能量變化。

直觀點看，我去百度了一點數據。

水的比熱容：4.2kJ/kg；
冰的融化熱：333.8kJ/kg。

就不是一個級別。所以假設用的這個，效率會很高。

題外話：留一個坑，現在放假了不方便，開學以後我去買一個來拆了做表徵。

參考文獻：

[1]張志傑主編.材料物理化學[M].北京：化學工業出版社.2006.

[2]吳會軍,朱冬生,李軍,王春華,程軍. 蓄熱材料的研究進展[J]. 材料導報,2005,08:96-98.

謝邀。

相變是物質從一種相轉變為另一種相的過程。物質系統中物理、化學性質完全相同，與其他部分具有明顯分界面的均勻部分稱為相。與固、液、氣三態對應，物質有固相、液相、氣相。

固體的相其實很複雜，雖然都是固體，但是很多物質在不同的壓力和溫度下會以不同的相存在。比如水的固相就有十多種，一般相與相之間轉化時會有熱效應。

金屬的固相也有類似的情況，尤其如果是合金的話還會有隨組分變化的情況。我推測「相變金屬」是一種能在常壓下溫度不太高的情況下有相轉化的合金，利用相變可吸熱和放熱。

已經看到好幾個55度水杯拆解分析了，裡面毫無所謂的相變金屬，靠的是一個夾層，夾層里有和水杯容積相當的水（貌似是鹽水）……所以你就明白了為什麼100度的水倒進去會變成大概55度了，簡直了……

一言蔽之，就是原子排列方式的變化。

就好比做廣播體操是前後左右對齊，但拍照的時候你臉是對著前面一排人的空檔，這就是兩種不同的排列方式。不同的排列方式就是不同的相，不同的相性質不同（能量也不同），相變過程中本身要吸熱放熱（能量的變化）。這裡可以參考另兩位的答案。

利用相變來儲熱以及達成記憶合金的目的是有的，但要說就為了喝杯熱水就要動用納米相變金屬，那我也是醉了。水的比熱大真不是鬧的，液體能解決的事兒，就別拿金屬來唬人了。