當(dāng)使表面增加ΔＳ面積時，外界對系統(tǒng)所

做的功為ΔＷ＝σΔＳ。外界所做的功僅用于抵抗表面張力而使系統(tǒng)表面積增大所消耗的能量。

該功的大小等于系統(tǒng)自由能的增量，即

ΔＷ＝σΔＳ＝ΔＦσ＝ΔＦΔＳ（１１１）

由此可知，表面自由能即單位面積上的自由能。由于表面自由能可表達(dá)為力與位移的乘

積，因此，［σ］＝Ｊｍ２＝Ｎ·ｍｍ２ ＝Ｎｍ

這樣，σ又可理解為物體表面單位長度上作用著的力，即表面張力。表面自由能與表面

張力在數(shù)值上是相同的，它們是從不同角度描述了同一現(xiàn)象。但在習(xí)慣上往往都采用表

面張力這個名詞。

１金屬晶體中的原子結(jié)合、加熱膨脹、熔化

晶體的結(jié)構(gòu)和性能主要決定于組成晶體的原子結(jié)構(gòu)和它們之間的相互作用力與熱運(yùn)動。

各種不同的晶體其結(jié)合力的類型和大小是不同的。但是在任何晶體中，兩個原子間的相互作

圖１１?。?、Ｂ原子作用力Ｆ和

勢能Ｗ 與原子間距Ｒ的關(guān)系

用力或相互作用勢能與它們之間距離的關(guān)系在性質(zhì)上是相同的，如圖１１所示。圖１１（ａ）

表示原子間相互作用力Ｆ隨原子間距離Ｒ的變化規(guī)律。當(dāng)兩個原子相距無窮遠(yuǎn)時，相互作

用力為零，當(dāng)兩原子靠近時，原子間產(chǎn)生吸引力 （Ｆ＜０），

并隨距離的縮短而增大。隨著距離的繼續(xù)縮短，到達(dá)Ｒ＝

Ｒ１ 時，吸引力大。

因此，實(shí)際金屬和合金的液體結(jié)構(gòu)中存在著兩種起伏：一種是能

量起伏，表現(xiàn)為各個原子間能量的不同和各個原子集團(tuán)間尺寸的不同；另一種是濃度起伏，

表現(xiàn)為各個原子集團(tuán)之間成分的不同。

如果ＡＢ原子間的結(jié)合力較強(qiáng)，則足以在液體中形成新的化學(xué)鍵，在熱運(yùn)動的作用下，

出現(xiàn)時而化合，時而分解的分子，也可稱為臨時的不穩(wěn)定化合物，或者在低溫時化合，在高

溫時分解。例如，硫在鐵液中高溫時可以完全溶解，而在較低溫度下則可能析出ＦｅＳ。當(dāng)

ＡＢ原子間或同類原子間結(jié)合非常強(qiáng)時，則可以形成比較強(qiáng)而穩(wěn)定的結(jié)合，在液體中就出現(xiàn)

新的固相 （如氧在鋁中形成Ａｌ２Ｏ３，氧與鐵中的硅形成ＳｉＯ２ 等）或氣相。