固体熔化（包括在其他物质中扩散）棱角逐渐减小，这是为什么呢？一个物体熔化的速度为什么前面慢后面快？
为什么固体熔化时棱角会逐渐减小？
想象一下你面前一块冰糖或者一块冰。刚开始的时候，它们通常都有比较明显的棱角和平面。但当你把它放到温暖的环境里，开始融化，你会发现那些尖锐的棱角会慢慢变得圆润，最后变成一个球状或者水滴状。这就像是物质在“减肥”，但不是均匀地减，而是从“边边角角”开始“瘦身”。
这主要是由“表面张力”和“吸热”两个因素共同作用的结果。
1. 表面张力：物质追求“省力”的本能
什么是表面张力？ 想象一下水的表面，水分子之间互相拉扯，就像好多人在拉着一根橡皮筋。在液体内部，每个水分子都被周围的水分子均匀地拉扯，所以感觉挺“自在”的。但是，在液体的表面，靠外面的水分子就只有来自内部的拉扯力，而没有来自外部的拉扯力。这使得表面分子有一种被往里拉的趋势，就像要尽量减少接触外界一样。这种指向内部的合力，就形成了表面张力。
对固体熔化的影响？ 当固体开始熔化，变成液体时，液体表面自然也会产生表面张力。液体之所以会尽量收缩成球形（比如水滴），就是因为在相同体积下，球形具有最小的表面积。表面张力就像一个“懒惰”的法国人，它总是想让系统花费最少的能量。而减少表面积，就是减少需要“拉扯”的表面分子数量，从而降低总能量。
棱角处为什么会先“圆润”？ 固体在熔化初期，那些棱角处和尖锐的部分，相对于平坦的表面，拥有更大的曲率。也就是说，在棱角处，你往“里”拉扯的力，会使得这些区域的“突出”部分更快地被拉平。你可以想象一下，用手指捏一块橡皮泥，你捏得越尖的地方，越容易被压扁。在熔化过程中，液体表面的表面张力也是如此，它会“主动”地去抚平这些曲率大的区域，因为抚平这些区域可以更有效地减小总的表面积，从而更省力。所以，那些棱角就好像是“多余”的部分，被表面张力“嫌弃”，率先被拉平，变成圆润的弧面。
2. 吸热：相变过程的能量需求
熔化需要能量。 固体变成液体，需要吸收热量来克服分子间的束缚力，让分子获得更大的活动空间。这个过程叫做“熔化热”。
热量传递是关键。 热量是从周围环境中传递到固体表面的。在早期，固体的整体温度可能还不算太高，传递到表面的热量相对集中在那些“突出”的部分。
扩散的作用。 当固体开始熔化，并且有其他物质（比如水）在周围时，熔化产生的液体会溶解一部分固体物质（这就是你说的“在其他物质中扩散”）。这个过程也会伴随能量的交换。
一个物体熔化的速度为什么前面慢后面快？
这个问题稍微复杂一些，它涉及到“热量传递”、“相变过程”以及“扩散”等多个因素的联动。我们可以从以下几个方面来理解：
1. 传热效率的变化：
初期：接触面积相对较小，传热效率低。 刚开始熔化时，固体与周围环境（比如空气或水）的接触面积可能相对固定，或者说，还没有形成大量的液态物质来“包围”和“缓冲”热量的传递。热量主要通过接触点传递。
后期：液态层形成，传热效率提升。 随着熔化进行，固体表面会形成一层液态物质（熔化物）。这层液态物质能够更好地“包裹”住未熔化的固体，而且液态物质的导热性通常比固态物质要好一些（虽然这取决于具体物质，但普遍情况如此）。更重要的是，液态物质的流动性会带动周围环境的热量更有效地传递到固体表面。
对流的加强： 如果熔化发生在液体中，熔化产生的密度变化（通常液体比固体密度小，但也有例外）会引起对流。热的液体上升，冷的液体下降，形成循环，这会极大地提高热量传递速率。
表面积的增加： 随着棱角消失，表面变得圆润，甚至在后期，物体可能会碎裂成更小的颗粒，这都会显著增加固体与周围环境的接触面积，从而提高传热效率。
2. 相变过程的能量消耗：
熔化是一个“吸能”过程。 固体要变成液体，需要持续吸收热量来完成相变。
“潜热”的释放。 想象一下，当固体温度升到熔点后，并不是立刻变成液体，而是需要吸收“熔化潜热”。这个潜热的吸收量是恒定的（每单位质量）。
传热速度和潜热吸收速度的匹配。 初期，传热速度相对较慢，只能缓慢地提供熔化所需的潜热，所以熔化速度也慢。当传热速度加快时，就能更快地提供潜热，从而加快熔化过程。
3. 扩散和溶解度的影响（当你提到“在其他物质中扩散”时）：
初期：溶解度限制。 刚开始熔化时，周围环境中的溶质（比如水中的盐）浓度较低。固体溶解到水中的速度也受到溶质在水中扩散速率的限制。
后期：浓度梯度增加，扩散加速。 随着熔化进行，固体不断溶解，周围环境中的溶质浓度会升高。如果熔化物本身就是一种溶质，那么它在溶剂中的浓度梯度会逐渐增大，扩散作用会更明显，这会加速熔化物的移除，让更多未熔化的固体暴露出来，接受热量。
“包裹”效应的改变。 如果熔化的固体比周围的溶剂密度大，那么它熔化后会沉到底部，形成一层“液体层”，这层液体层可能会阻碍热量传递。但如果熔化物密度小，会浮上来，形成对流，反而加速了熔化。这个过程会随着熔化量的增加而演变。
举个例子来形象说明：
想象你在烧一锅水，里面有一块大冰块。
刚开始（前面慢）： 冰块棱角分明。只有冰块表面接触到热水，热量传递过去，冰块表面开始融化，形成薄薄一层水。但这层水可能会稍微阻碍热量进一步传递，而且周围的水温还没有达到最高，整体传热效率不高。所以，冰块融化得比较慢。
中间阶段（速度加快）： 随着冰块不断融化，棱角消失，表面变得圆滑。同时，冰块融化的水和热水混合，形成对流，带走了更多的热量。冰块周围形成的水层也越来越厚，能更有效地传递热量。
后期（速度最快）： 当冰块变得很小，或者变成一团“冰泥”时，它的表面积相对于体积来说可能已经很大了。而且，整个锅里的水都达到了一个相对较高的温度，热量传递非常迅速。这时候，冰块就会以最快的速度融化掉。
总结一下：
固体熔化时棱角变小，主要是因为表面张力倾向于减小液体的表面积，而曲率大的棱角处更容易被“抚平”。
熔化速度从慢到快，是因为：
初期传热效率低，后期传热效率（尤其是对流）提升。
相变过程需要持续吸收热量（熔化潜热），传热速度跟上热量需求才能加快熔化。
在其他物质中扩散时，浓度梯度的变化和流动性的出现也会影响热量和物质的传递速率。
所以，看似简单的熔化现象，背后其实是多种物理原理在巧妙地配合，共同作用的结果。希望我这么说，你能明白其中的道理！
网友意见
暂时只讨论常温常压固体物质的受热熔化（含非晶态物质软化）过程，且不考虑固体熔化中的气化现象、没有棱角的固体如何熔化和某些固体常压下不会熔化等情况。固体扩散情况更为复杂，后面略有提及，其规律与熔化过程显著不同。
一，外热源导致的固体熔化
外热源引起固体熔化的现象，在生产生活、艺术创作和科学实验中都十分常见。热源包括燃料直热、浴热、电磁加热和高能束加热等类型。因不同固体熔点相差巨大，选用合适热源关乎加热效率、成本与过程控制，是一件比较麻烦的事情，此处不提。但通常受热物体的实际温度不易精确控制，过热（superheat）既是应用必须，亦属技术无奈。
固体外部受热后，棱角逐渐减小，严格说是棱角变圆，正是因为加热过程的「过热现象」导致固体棱角部分先行达到并超过熔点而熔化（软化）的宏观物理变化现象。外热源情况下，过热热量只能由表及里传导，而未达熔点的固体越来越少，只能被快速熔化（软化），这个过程不需要特别微观地考查。一般来说，过热度（degree of superheat）越大，这两个现象越明显。
如果外热源是大功率辐射传热，过热度极高时，后一种现象可以忽略不计。
另外，固体导热系数越大（比如金属、合金），内外熔化速度差别越小；而导热系数小的固体（比如陶瓷、塑料）内外熔化速度差就大得多。固体初始体积越大或比表面积越大，内外熔化速度差别也越明显。粉粒体的熔化（软化）还可以有其他变化，比如流态化可能使上述两个现象完全无法肉眼分辨，但高分辨相机即可观察到大致相似的规律。
假如不考虑过热，而是严格按热力学平衡缓慢加热，对于多数多晶固体来说，例如铜铝合金（参见下图），先熔化的则未必是固体外部棱角，而只能是熔点较低的结晶相，内部外部都有。只有温度慢慢越过液相线，所有固相才完全熔化，并且最后熔化的高熔点相恰恰是有棱角的，正如其平衡析出时的形态相近。目前已能通过同步辐射成像技术直接观察动态结晶-熔化的微观过程。
另外在平衡加热过程中，也很少发生先慢后快的熔化现象。特别是进入固液平衡区之后，熔化过程还要按杠杆规则在两相间进行成分调整，没办法熔化太快。正是由于这个原因，当某些合金的固液两相区的成分与温度范围非常大时（例如铅锡合金，相图略），快速凝固往往无法得到所需的固相组织，直接影响材料的加工性能和使用性能。当然利用快速凝固获得非晶或其他亚稳组织的操作也经常需要，这是题外话，打住。
显然，局部熔化更不需要遵循棱角减小和先慢后块规律。比如上世纪八九十年代成熟的激光毛化技术[1]（laser texturing technology），就是通过脉冲激光将固体表面局部加热，利用熔化（喷吹）、汽化（直接去除）和相变（体积或硬度变化）等原理[2]得到精细规则纹理，提高固体表面的某些使用性能和装饰性能，在模具制造、轧辊设计、冷兵器、热武器、汽车板、深冲板和精密零件加工等行业曾经风靡一时。而这些微区熔化或者汽化前的固体表面完全看不到任何棱角，熔化（汽化）过程也是一瞬间完成的。
再比如有人提到的激光内雕，则是另外一种无关。
使用激光会聚技术，将不至于引起外部固体熔化的激光束会聚到内部指定位置，使该点（微区）能量密度最大且可调，令其获得短暂高温，即可实现激光内雕。但微区熔化（软化）并不基于固体棱角变小，因为里面根本没有棱角啊，而且也不会发生可观察到的熔化快慢现象。
这些塑料或玻璃内雕工艺品，可以在世界各地旅游景点和工艺品商店或网店买到。其实对这些工艺品而言，雕刻微区并不需要达到熔点或者熔化，只要能够引起视觉效果（透光性发生变化）即可。何况这些固体大部分并没有固定的熔点，这是非晶态固体的一种基本性质。
二，内热源导致的熔化
一些导电固体可以通过感应加热熔化，或者直接电阻热熔化（如保险丝熔断），后者显然不太容易观察到问题中出现的两个现象。
但一般放入感应炉坩埚的固体，大部分还是外热源传热，感应内加热的对象是比如说是作为坩埚的石墨本身。感应加热的升温过程与电源频率有关，频率越高，感生电流的集肤效应[3]越明显，所以一些情况下，感应加热固体本身导致的熔化过程，亦接近外部加热。
还有一些含某种极性分子成分的固体可以用微波加热，但是否能达到熔化（物理变化）而不是烧焦（化学变化）的程度，却不容易判断；加热进程的终点也不容易准确预测。但简单情况例外，比如冰在微波炉中熔化（融化），大家可以亲自观察：
用冰块在家中微波炉做个实验，结果一清二楚。不过现在家用微波炉的加热范围比较大，热效率较高。建议使用五角星模具，尽量做的薄一些，掰断成尖锐棱角。
三，固体及其熔化过程的复杂性
固体物质实在很多，且难以准确定义。
我们不可以想当然地认为金属、高分子、无机非金属三大材料就可以涵盖大部分固体（对地球或天体星球来说大体如此），何况复合材料这个大坑，可以装得下任何别的固体，比如动物植物微生物，虽然有物理学家一本正经地证明猫属于流体。
常态尺度下的固体还有晶体和非晶体之分，两类固体的熔化规律很不一样，其实是有很多不可相互替代的熔化规律。比如单晶体和多晶体、多晶体和多相晶体的熔化规律差别都很大，而非晶体的情况就更加复杂了，从来没有人试图寻找非晶体的熔化规律，但研究比如说玻璃熔化规律的人倒是不少。
多数日用陶瓷产品含有较多玻璃相，如果一枚陶瓷碎片正好有尖角处结晶相多玻璃相少，那么即便是外部加热，即便是有过热，这个尖角也完全可能不是最先熔化的部分。
另一方面，当固体尺度小到微纳米的时候，熔化过程也会大大不同，这个前面有提到。
同样的，当固体尺度足够大的时候，比如流星，熔化过程同样充满未知。
因此，泛泛讨论固体的任何宏观性质、现象和过程都没有太大意义，无论是实用价值、研究价值或者知识价值，比如下面这个例子。
四，固体的扩散
这个问题与熔化并没有多少相似性。
以常见的多晶体材料为例，固体内部的扩散可以有晶内扩散、晶界扩散和表面扩散等[4]。扩散的宏观规律显然没有棱角优先或者越来越快的规律，而微观机制更与熔化过程无可比较。
不过二者的关系又十分亲近，毕竟都是基本粒子运动嘛。前述第一部分提到固液相区因温度变化而成分调整时，肯定需要扩散帮忙。只不过有的成分向固相扩散，有的成分向液相扩散，不太在意温度梯度影响，对棱角也不敏感，速度通常会越来越慢。
五，前面三个例外情况简说
- 熔化中的汽化现象。与固体本性有关，与过热度有关，通常整体受热加速棱角变圆过程，对后续熔化影响不大。同样，对能够引起局部加热汽化的热源来说，棱角与非棱角部位也没有什么差别。
- 没有棱角的固体。除无机物固体外，天然固体物质带棱角的不多。所以棱角变圆现象不明显，外慢内快的熔化规律也不明显，这里原因复杂，不再引申。有兴趣的读者可以找找玻璃纤维制造工艺的前端技术资料看。
- 没有熔化态的固体。我们暂时无法想象熔化的人或者动物或者植物是什么样子，我们也不是特别清楚这些东西是不是固体。还有一类叫做热固性高分子材料的东西，一般也熔化不了。这样也就不存在问题中提到的两个现象。
最后对问题补充说几句：
熔化时有没有几率将一个物体切开（即中间熔化的快，因为熔化的本质为分子运动）
现有自然界与人造物体可以在任何状态下被切开，几率百分百，只要东西别太大。
断裂也是一种分子运动，切断不过是外力作用大些的被切物体局部分子运动。
切断不同材料和不同尺寸物体的方法和工具有无数种，比玄幻兵王小说丰富万倍。
分子运动这个概念本身意义不大，比如熔化和放屁都涉及分子运动，但都远远不止分子运动，更何况分子运动的方式也是千奇百怪哦。
参考
个人理解，固液相变中系统从低对称性变到高对称性，均匀加热发生的相变必然令系统从固体空间群对称性还原为球对称性。所以就像前边 @小侯飞氘 说的，只有运用特殊加热法，即施加给系统一个不对称的温度场，才能让系统不对称的演化。
熔化需要吸热，很多情况下，这部分热量来源于与周围物质的热交换。而尖锐的棱角就像散热器的鳍片，比表面积大，热交换速度快，熔化起来自然要更快。尖锐部位先融化了，棱角自然就减小了。
想让材料从中间融化也很简单，从中间开始加热就行了。例如可以将多束不同方向的激光聚焦在材料内部的一点，这一点的升温速率会远大于其他部位，从而产生内部的局部融化。在精确控制之下，这样的方法甚至可以在材料内部雕刻出漂亮的图案：
类似的话题
-
关于固体熔化时棱角逐渐减小以及熔化速度变化的原因，咱们来掰开了揉碎了说一说。这背后其实涉及不少物理化学的道理，一点也不神秘。为什么固体熔化时棱角会逐渐减小？想象一下你面前一块冰糖或者一块冰。刚开始的时候，它们通常都有比较明显的棱角和平面。但当你把它放到温暖的环境里，开始融化，你会发现那些尖锐的棱角会............. -
这个问题很有趣，触及了我们日常观察和一些基础的物理化学原理。当我们加热许多不同的物质，尤其是金属和矿物，当温度足够高时，它们确实会展现出一种普遍的“金黄色”或熔融状态。但这并非所有物质都会变成统一的颜色，也不是说它们在加热过程中只有金黄色这个阶段。我们看到这种现象，主要与几个关键因素有关：1. 黑体.............
-
在日常生活中，我们对固态和液态的区分似乎直观且简单。硬邦邦的是固体，能流淌的是液体。但如果深究下去，它们的具体界限究竟在哪里？这可不是一个三言两语就能概括清楚的问题，它涉及到物质微观世界的运作规律，以及一些我们可能不太常想到的细节。从宏观到微观：我们看到的是运动的差异最直接的区分，在于形状和体积。固.............
-
“固体溶于水形成溶液，熵变一定大于零”这个说法，在很多情况下是正确的，但说它“一定”大于零，这就有些绝对了，也就变成了错误的。要弄清楚这一点，我们需要深入探讨一下溶解过程中的熵变，以及影响它的几个关键因素。首先，我们得明白什么是熵。熵，简单来说，是衡量一个系统“无序程度”或者“混乱程度”的物理量。一.............
-
固体当然可以被压缩，只不过不像气体那样明显，甚至在很多情况下，它的压缩性非常微乎其微，以至于我们在日常生活中感觉不到。这就像你拿一块海绵和一块石头，想要压缩它们一样，海绵很容易变形，而石头呢？你可能得费好大的劲，甚至用工具才能让它产生一点点微小的变化。要理解固体为什么会被压缩，我们得回到物质最基本的.............
-
固体中的空位缺陷，这可是一个相当有趣且常被我们“人造”出来的概念。从最根本的层面来说，它确实可以被看作是一种“粒子”，而“粒子”这个词，我们在此处可以理解为一种可以独立存在、可以被计数，并且能够参与宏观性质改变的实体。空位缺陷如何被看作粒子？想象一下，一块完美的晶体，就像一个排列整齐的乐高积木阵列。.............
-
当固体在液体中难以溶解时，我们可以用 溶解度低 这个专业术语来描述这种现象。要详细地理解这一点，我们需要从几个方面来探讨：1. 什么是溶解和溶解度？ 溶解： 这是一个物质（溶质，这里指固体）分散并均匀混合到另一种物质（溶剂，这里指液体）中，形成均一溶液的过程。在这个过程中，固体粒子的分子或离子被.............
-
.......
-
你这个问题问得挺好，也挺实在的。咱们平时接触的桌子、椅子、石头，甚至是咱们自己的骨头，它们看起来都挺“硬朗”，不像水那样可以随意流淌，也不像空气那样可以随便挤压。这背后其实有很多门道，涉及了物质最本质的结构。咱们先从最根本的说起，也就是“原子”这个玩意儿。你能想象一下，所有我们摸得着、看得见的东西，.............
-
“固体氧”这个说法，在咱们日常生活中听起来确实有点像科幻电影里的东西，但实际上，它离我们并不遥远，而且，咱们得先搞清楚，人吃了固体氧会怎么样，这可不是什么好玩的实验。固体氧，它到底是个啥？先别急着想“哇，固体氧可以嚼着吃”，咱们得先从科学上认识它。我们通常看到的氧气，都是无色无味的气体，就像我们呼吸.............
-
你问了一个非常有意思的问题，关于“永远不会融化的固体”。这让我想起了很多关于物质极限的探讨。简单来说，答案是：没有。任何固体物质，只要给予足够的热量，最终都会融化。融化是一个物理过程，当物质吸收足够的热能，使其构成粒子的动能（也就是它们的振动速度）达到足以克服粒子间结合力的程度时，它就会从固态转变为.............
-
好，我们来聊聊这道2022年1月浙江化学选考题所引发的关于物质溶于水后熵变化的疑问。这是一个非常有意思也很有深度的问题，因为它涉及到热力学中的核心概念——熵，以及不同物质状态在溶液中的行为差异。首先，我们要明白“熵”在化学中代表什么。简单来说，熵是一个衡量一个系统混乱程度或无序度的物理量。一个系统的.............
-
这个问题很有趣！从物理学的角度来说，猫是固体。为了详细解释，我们先来了解一下固体和液体的基本定义：固体 (Solid): 形状固定: 固体有自己固定的形状，不会轻易改变。即使你把它放在不同的容器里，它的形状也不会跟着容器走。 体积固定: 固体也有固定的体积，不会随意收缩或膨胀。 粒子排列.............
-
这个问题很有意思，它触及到了我们日常生活中的一个基本认知：食物的形态如此多样，而我们赖以生存的饮品却似乎只有水这一种“纯粹”的液体。但仔细想想，这背后其实有着非常合理的生物学和物理化学原因。首先，我们得明白“吃”和“喝”这两个动作在生理上的根本区别。吃，顾名思义，是通过口腔咀嚼、消化系统进行分解和吸.............
-
中国与印度在固体火箭技术上的发展，可以说是各有千秋，但总体而言，中国在技术深度、产品多样性和应用范围上，已明显领先于印度。要理解这一点，我们得从几个关键层面来剖析。历史积累与基础研究：中国更扎实中国发展固体火箭技术，起步相对较早，且得到了国家层面的持续、大规模投入。从上世纪50年代开始，中国就着手引.............
-
要刻画多种固体颗粒混合后的混合均匀程度，并非易事，这就像试图描述一幅由不同颜色、大小、形状的颜料混合而成的画面，其“均匀”的定义本身就充满层次和主观性。我将尝试从多个维度，用更贴近实际操作的语言，来为你剖析这个问题。首先，我们需要明确一个关键点：“均匀”不是一个绝对的概念，而是一个相对的、在特定应用.............
-
这个问题问得非常好，它触及了物质相变过程中分子运动和能量变化的本质。很多人在学习时都会在这里产生困惑，认为既然分子距离增大了，那么分子间的引力和斥力都减小了，似乎分子势能也应该减小。但事实并非如此，分子势能反而增大了。这其中的关键在于我们对“分子势能”的理解，以及物质在相变过程中到底发生了什么。咱们.............
-
关于中国固体火箭发动机药柱的生产，特别是“手工雕刻”这一说法，需要进行一些澄清和深入的探讨。实际上，现代高科技的固体火箭发动机生产，特别是用于航天和先进军事领域，已经高度自动化和精密化，很难用“手工雕刻”来准确描述。然而，如果“手工雕刻”背后传递的是一种对精细加工、复杂几何形状和个性化定制的需求，那.............
-
同样是固体，有的就像一块橡皮泥，轻轻一捏就变了形，有的则像一块钢铁，即使使尽力气也很难改变它的模样。这其中的奥秘，其实藏在我们看不见的微观世界里——物质的构成方式以及原子、分子之间的联系。微观世界的“搭积木”方式：晶体与非晶体首先，我们要知道，固体是由无数微小的粒子，比如原子、分子或离子组成的。这些.............
-
.......
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2025 tinynews.org All Rights Reserved. 百科问答小站 版权所有