熔点定义

物质从固态转变为液态时的温度称为熔点（或较少使用“液化点”）。在熔点时，固相和液相同时存在。压力会影响物质的熔点，通常在正常大气压下报告，例如 1 个大气压、100 kPa。

“凝固点”或“结晶点”是指液体变回固体的温度。由于物质的过冷能力，凝固点常常显得比实际温度低。实际上，用于确定物质特征凝固点的实际方法几乎总是“通过检测冰的消失而不是冰的产生”的原理，即熔点。

示例

大多数物质的熔点和凝固点大致相当。例如，汞的熔点和凝固点为 234.32 开尔文（38.83 °C；37.89 °F）。然而，一些化合物从固态变为液态时的温度各不相同。例如，琼脂在 31 °C（88 °F）时凝固，在 85 °C（185 °F）时熔化；这种方向依赖性被称为“滞后”。冰点，通常称为 0 °C（32 °F；273 K），是在 1 个大气压下冰熔化的温度。当存在成核剂时，水的凝固点和熔点不一定相同。在缺乏成核剂的情况下，水可以过冷至 48.3 °C（或 54.9 °F；224.8 K）才真正凝固。

钨是所有金属中熔点最高的，为 3,414 °C（6,177 °F；3,687 K），使其成为白炽灯丝的理想材料。经常被引用的碳在大气压下不会熔化；相反，它在大约 3,700 °C（6,700 °F；4,000 K）的温度下升华。只有在高于 10 MPa（99 atm）的压力和约 4,030-4,430 °C（7,290-8,010 °F；4,300-4,700 K）的温度下才会形成液相。迄今为止，已知具有最高熔点的唯一一种熔点超过 4,273 K（4,000 °C；7,232 °F）的耐火化合物是碳氮化铪（HfCN）。量子力学计算机模型预测 HfN_0.38C_0.51 的熔点约为 4,400 K。尽管尚未通过实验准确测量其熔点，但该假设后来得到了实验证实。相比之下，氦在接近绝对零度的温度下，在正常压力下也不会凝固；需要超过 20 倍的大气压。

熔点测量

有许多现成的实验室方法可用于确定熔点。Kofler 热台是指从室温到 300 °C 具有温度梯度的金属条。任何材料都可以涂在条带的某一部分上，以显示其在该温度下的热行为。差示扫描量热法可提供熔点和熔化焓信息。

用于分析结晶物质熔点的工具包括一个带有透明窗口的简单油浴（最简单的设计是 Thiele 管）和一个简单的放大镜。一个装有若干固体颗粒的窄玻璃管浸入油浴中。加热并搅拌油浴，通过放大镜和外部光源，可以在特定温度下观察到小晶体的熔化。油浴可以用金属块代替。一些现代仪器具有自动光学检测功能。

使用操作程序，也可以连续进行测试。例如，在炼油厂，柴油的凝固点是“实时”测试的，这意味着会自动从工艺中获取样品并进行记录。由于无需手动提取样品并将其运送到远程实验室，因此可以进行更频繁的测量。

耐火材料技术

耐火材料（如铂、钨、钽、某些碳化物和氮化物等）的极高熔点可以通过在黑体炉中加热材料并使用光学高温计监测黑体温度来确定。对于熔点最高的材料，这可能需要增加几百度的温度。众所周知，发光体的光谱亮度取决于其温度。光学高温计将目标物体的亮度与已经根据温度校准的源的辐射强度进行比较。这样就不需要估计辐射强度的绝对值。然而，高温计的校准必须使用已知温度来建立。对于高于源校准范围的温度，必须使用一种称为外插的技术。这种外插是使用普朗克辐射定律进行的。由于该方程中的常数无法足够精确地确定，外插误差会随着温度的升高而增加。但是，已经开发了执行此外插的常规方法。

考虑源是金（熔点 = 1,063 °C）的情况。在该方法中，改变流过高温计灯丝的电流，直到灯丝的光输出等于金熔化温度下黑体的光输出。这可以根据流过高温计灯泡的电流来定义，并确立了主要校准温度。高温计使用相同的电流设置检测另一个温度更高的黑体。将高温计放置在这个黑体的前面，它们之间有一个具有已知透射率的吸收材料。然后改变黑体的温度，直到高温计灯丝的强度和强度相等。然后使用普朗克定律计算黑体实际的更高温度。移除吸收材料后，调整灯丝的电流，使其与黑体的强度相同。因此，高温计具有第二个校准点。为了在更高的温度下校准仪器，重复此步骤。现在已知与它们相对应的温度和高温计灯丝电流，可以创建温度与电流的曲线。然后，该曲线可以延伸到极高的温度。

此方法要求黑体条件或材料的发射率知识才能计算耐火材料的熔点。实验挑战可能来自于保持高熔点材料处于液态。为了确定几种耐火金属的熔点，使用了比其宽度长得多的固体金属样品，以观察来自黑体腔的辐射。在材料的棒材中心附近钻一个垂直于长轴的孔，以形成空腔。然后使用非常大的电流加热这些棒材，光学高温计检测来自孔的辐射。当液相出现并取代黑体条件时，孔会变暗，这标志着熔点。如今，快速高温计和光谱高温计与无容器红外加热技术结合使用，以精确控制样品暴露于高温的时间。这些短暂的测试解决了在非常高温度下进行的常规熔点测量中的许多问题，包括样品蒸发和容器的反应性。

热力学

水的熔点取决于压力。将固体温度升高到熔点需要热量，这会导致其熔化。熔化必须伴随着额外的热量，称为熔化热，这是潜热的一个例子。

从热力学的角度来看，在熔点时，物质的吉布斯自由能 (G) 保持不变，但其焓 (H) 和熵 (S) 增加 (H, S > 0)。当给定材料的液相吉布斯自由能小于固相时，就会发生熔化。这发生在特定的温度和各种压力下。可以证明

△H=T，并且 △S=frac 是相等的。

这里，T、S 和 H 分别代表熔点温度、熔化过程中的熵变和熔化过程中的焓变。

虽然熔点对压力的极大的变化很敏感，但它通常比沸点敏感得多，因为从固态到液态的转变只涉及微小的体积变化。如果如通常观察到的那样，物质在固态时比在液态时密度更大，则随着压力的增加，熔点会升高。否则，则发生相反的行为。有趣的是，Si、Ge、Ga 和 Bi 也发生这种情况，如图右所示。可以看到熔点随极大的压力变化而显著改变。例如，硅在大气压（0.1 MPa）下的熔点为 1415 °C，但在大于 10 GPA 的压力下，该温度会降至 1000 °C。

熔点经常用于描述和评估有机和无机物质的纯度。与不纯物质的熔点或更广泛地说，混合物的熔点相比，纯物质的熔点总是更高且范围更窄。熔点范围，也称为“糊状范围”，会更宽，并且混合物中添加的组分越多，熔点越低。固相线是混合物开始熔化的温度，而液相线是熔化完全的温度。某些称为低共熔体的组合表现出单一相行为。当温度保持恒定时，它们会迅速溶解成相同组成的液体。作为替代，具有低共熔成分的液体会冷却并结晶成均匀分散的小（细晶粒）混合晶体。

与结晶固体不同，玻璃没有熔点，在加热时，它们会从玻璃平滑地转变为粘性液体。随着进一步加热，它们会逐渐软化，这通过特定的软化点来表征。