液相線と固相線

化学的に純粋な物質は単一の融点を持つが、化学混合物は固相線（T _SまたはT _sol ）と呼ばれる温度で部分的に溶け、より高い液相線（T _LまたはT _liq）で完全に溶けることが多い。固相線は常に液相線以下であるが、必ずしも一致している必要はない。固相線と液相線の間にギャップが存在する場合、それは凝固範囲と呼ばれ、そのギャップ内では、物質は固体相と液体相の混合物（スラリーのような）で構成される。これは、例えば、地球のマントルによく見られるオリビン（フォルステライト-ファイアライト）系の場合である。^[1]

化学、材料科学、物理学において、液相線温度は、物質が完全に液体になる温度^[2]と、熱力学的平衡において結晶が融液と共存できる最高温度を指定します。固相線は、その温度以下では特定の物質が完全に固体（結晶化）になる温度の軌跡（状態図上の曲線）です。固相線温度は、その温度以下では物質が完全に固体になる温度^[2]と、熱力学的平衡において結晶が融液と共存できる最低温度を指定します。

液相線と固相線は、主にガラス、金属合金、セラミック、岩石、鉱物などの不純な物質（混合物）に使用されます。液相線と固相線は、二成分固溶体の相図に現れるほか、^[2]不変点から離れた共晶系にも現れます。 ^[3]

純粋な元素または化合物（純銅、純水など）の場合、液相線と固相線は同じ温度であり、融点という用語が使用されることがあります。

特定の温度で溶ける混合物もあり、これは一致融解と呼ばれます。その一例が共晶混合物です。共晶系では、固相線温度と液相線温度が不変点と呼ばれる点で一致する特定の混合比があります。不変点では、混合物は共晶反応を起こし、両方の固体が同じ温度で溶けます。^[3]

様々なシステムの液相線と固相線を予測するために使用されるモデルはいくつかあります。^{[4] [5] [6] [7]}

固相線と液相線の詳細な測定は、示差走査熱量測定や示差熱分析などの技術を使用して行うことができます。^{[8] [9] [10] [11]}

合金、蜂蜜、ソフトドリンク、アイスクリームなどの不純な物質の場合、融点は融点間隔に広がります。温度が融点間隔内にある場合、平衡時に「スラリー」が見られることがあります。つまり、スラリーは完全には固化も溶解もしません。山頂の純度の高い新雪は溶けるか固体のままであるのに対し、都市の地面の汚れた雪は特定の温度でドロドロになる傾向があるのは、このためです。母材の溶解した不純物または溶接電極のいずれかから高レベルの硫黄を含む溶接溶融池は、通常、融点間隔が非常に広く、高温割れのリスクが高まります。

液相線温度以上では、物質は均質で平衡状態の液体です。物質に応じて、十分に長い時間待つと、システムが液相線温度以下に冷却されるにつれて、融液中にますます多くの結晶が形成されます。あるいは、十分に速い冷却、すなわち結晶化プロセスの運動学的抑制によって均質なガラスが得られます。

物質を液相線温度まで冷却したときに最初に結晶化する結晶相を一次結晶相または一次相と呼びます。一次相が一定に保たれる組成範囲を一次結晶相領域と呼びます。

ガラス業界では、結晶化がガラスの溶融および成形プロセス中に深刻な問題を引き起こし、製品の故障につながる可能性があるため、液相線温度は重要です。^[12]

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