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9多孔固体中的相变对受限条件下的孔隙材料的相变力学的认识跟以下的情况有关，土木工程中的水泥材料，建筑的木材，草本植物，土壤，物理化学中的凝胶，食品工程中的蔬菜，生物力学中的组织等。在土木工程中的许多研究重点都是关于承压相变。混凝土结构的干燥缩水会产生裂纹并加强侵蚀剂的侵入。连续的渗吸干燥循环过程导致的海盐结晶是在海边干燥环境的重要现象。这会在沿海多孔沉积岩石建筑的恶化。并且，在寒冷气候地区的主要研究是渗水材料受霜冻作用的耐久性。在混凝土结构中冰的形成是正是由损伤导致这些研究往往价值不菲。对孔隙材料在液-气，液-固相变条件下的力学行为的更好认识对提高建筑材料在特殊气候条件的抵抗力有重要作用，这样也能减少其保养和维修费用。在研究多孔固体中发生相变而导致的力学行为的影响之前，本章先研究首先条件如何影响相变。我们先声明孔隙越小为使相变发生则过度饱和就越大，这是因为能量的消耗与表面能相关。对液-固相变的研究假定在固体晶体中球应力状态一直占主导。我们把球应力状态作为保持固体稳定性最利条件。与之前的8.5.2节和8.5.3节在固体基质上预凝和预溶液膜的形成相似，表面能的影响导致多孔固体的内表面上存在薄液膜。这些预溶的液膜在冷冻材料的力学性质中起重要作用，虽然由于传递到了周围的固体基质中这对空气压强没有产生显著的影响。这一章的第二部分将对孔隙材料的与干燥和冷冻的相关影响的分析和量化。这部分最后将展示第一章没说的一些对多孔固体世界产生影响的奇怪现象。9.1.孔内相变在前一章前我们研究了再无穷大体积中的相变是如何发生的。这一部分我们将研究孔内限制对相变的影响，反过来，相变如何能被用来评定孔隙材料的孔尺寸分布。9.1.1 液体饱和，孔口半径分布和相变在8.5.1节我们得到结论同相成核是不可能的。作为影响，自由面是异相成核的有利条件，所以相变的前沿是从孔隙材料的表面开始发展的。一旦相变发生，就会逐渐进入到孔隙体中，按照过饱和度的当前值。最后的问题是怎样根据过饱和度决定相饱和的关系。为回答这个问题我们先考虑一种孔隙材料开始充满液体。由于过饱和度的不同，液态可以向固体晶C体转化也可以向其蒸气态V转化。后一种情况空气会和其蒸汽混合成G。两种情况把液态假设为湿相下标L=W，另外的相态假设成非湿态C、，非湿相和湿相之间相变前沿的进度过程中有表面能的消耗。表面能的消耗是由两相之间的压力差提供的。在6.2.1节中这可以有能量平衡方程（6.102）来解释。结果是方程（6.104）和（6.105），表明两相之间的压力差是湿相中液体饱和SL的函数。两相之间的压力差产生的功可以有相变的驱动力即过饱和度来提供。在8.1.3这可以被能量平衡方程来（8.17）解释，表明两相之间的压力差与过饱和度成正比。不管怎样相变，联立方程（6.104）（8.17），可以得到结论液体饱和度SL是过饱和度的函数。 （9.1） 研究像方程(9.1)所得到的没有考虑孔隙尺寸的关系是不值得的。过饱和度只依赖于热力学状态变量，就像变量方程(8.39) ，(8.44)，(8.62)和(8.77)所示，在第八章所验证过的相变。作为结果，方程(9.1)表现为受到相变的多孔固体状态方程。函数)依赖于孔隙半径，按照方程（6.112）（8.38）（8.39），最小的孔隙半径rμ内的进入的混合气体被下方程给出 （9.2）然后让作为孔隙容积率其孔隙入口半径比小，可以由6.2.3节的空气度测量法获得。由于过饱和度变化，孔隙的容积率被开始过饱和度状态下的液体充满。按方程（9.2）我们得到结论，当前液体饱和度SL是当前过饱和度的函数按 （9.3）当混合气体在大气压下，方程（9.2）变为开尔文-拉普拉斯方程 （9.4）相似的，从方程（6.112）（8.61）（8.62），在液固相变情况下，被固体晶体侵入的孔隙体积的最小入口半径由下方程给出 （9.5）因为过饱和度的变化，与时的过冷状态孔隙容积率被初始时的液体充满。按照方程（9.5）我们得到结论当前液体饱和度SL还是被方程（9.3）控制，但是是由方程（9.5）给出而不是方程（9.2）。当液相保持在大气压下，按照方程（8.56）等于熔点并且平衡方程变为Gibbs—Thomson方程 （9.6）因此，一般方程（9.3）结合方程（9.2）或方程（9.5）得到状态函数S，其存在性在方程（9.1）只在宏观情况下被推出。图9.1 最大入口半径和相对湿度冷却度关系图假定液体为水，在图9.1中按方程（9.4）或方程（9.6）给出与相对湿度或冷却度。这些曲线提供了一种替代的方法水银孔隙计法来评估孔隙入口半径。事实上，只要液态水饱和度能被作为在干活着冷实验下相对湿度或者冷却度的函数测得，孔隙容积率就可以由方程（9.3）得到，利用方程（9.4）或者（9.6）与图9.1所示的曲线结合起来。这样的实验