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相变是指物质从一种相转变为另一种相的过程。物质系统中物理、化学性质完全相同,与其他部分具有明显分界面的均匀部分称为相。与固、液、气三态对应,物质有固相、液相、气相。在发生相变时,有体积的变化同时有热量

相变是指物质从一种相转变为另一种相的过程。物质系统中物理、化学性质完全相同,与其他部分具有明显分界面的均匀部分称为相。与固、液、气三态对应,物质有固相、液相、气相。在发生相变时,有体积的变化同时有热量的吸收或释放的称为“一级相变”。在发生相变时,体积不变化的情况下,也不伴随热量的呼吸和释放,只是热容量、热膨胀系数和等温压缩系数等的物理量发生变化的称为“二级相变”。根据上述定义,下列选项不属于相变的是( )。 A. 冰变成水 B. 加热磁铁造成磁性突然消失 C. 导体与超导体之间的转变 D. 石墨变成金刚石

我们先回顾题目给出的定义。

定义要点

相变是物质从一种相转变为另一种相的过程;

“相”是物理、化学性质完全相同,与其他部分有明显分界面的均匀部分;

一级相变:有体积变化和热量吸收或释放;

二级相变:体积不变,无潜热,但热容量等物理量突变。


选项分析

A. 冰变成水
固态冰 → 液态水,有明显相变界面,有体积变化和熔化潜热,属于一级相变。符合相变定义。

B. 加热磁铁造成磁性突然消失
铁磁体在居里温度以上变为顺磁体,这是二级相变,物理性质(磁化率、热容量)发生突变,但无潜热和体积突变,属于相变(磁性相变,但通常认为是“相变”范畴,因为对称性改变)。

C. 导体与超导体之间的转变
超导转变是二级相变(无潜热,但热容量跃变),也属于相变。

D. 石墨变成金刚石
两者都是固态碳的同素异形体,但石墨→金刚石不仅是结构变化,化学键类型和晶体对称性改变,在常压下这不是温度压力连续变化就能自然发生的简单相变,往往需要打破化学键重建,并且它们之间在常温常压下没有明确的相变点,需要高温高压条件跨越一个大的能垒。
不过从热力学上讲,在高温高压下,石墨到金刚石的转变属于一级相变(有体积变化和潜热),从定义上来说,其实它是相变。
但问题是题目问“不属于相变”,可能命题者把它看作不是同一组分下的相变?实际上,相变定义里没有限制必须同一种分子,只要物质成分相同(都是碳),结构不同,就是不同的相,所以石墨→金刚石属于固-固相变
然而在一些教材中,特别是普通物理范畴讨论相变时,常把石墨→金刚石归为化学变化而非简单的物理相变,因为需要断裂化学键(石墨 sp² 到金刚石 sp³),涉及成键类型变化,常被认为是重建型相变,但严格热力学上它仍属于相变(一级相变),只不过题目给的简单定义(与固液气三态对应)似乎未强调固-固相变,可能引导人认为 D 不符合“与固、液、气三态对应”的举例,但其实题里定义说的是“与固、液、气三态对应,物质有固相、液相、气相”——并没有说固相内部就不能有不同相。


为了确定出题者可能的意图:
B(铁磁相变)和 C(超导相变)是典型的二级相变例子。
A 是典型一级相变。
D 石墨变金刚石在中学或某些考题中常被误认为不是“相变”而是化学变化,因为变化后化学性质差异大、需要化学反应条件。

结合常见考试题来看,本题应选 D,命题者可能认为石墨与金刚石之间的转变不属于定义中的“物理化学性质完全相同(除了相不同)”的情况,或者认为题目定义里强调“明显分界面”而在固-固转变中没有液-气那样的明显宏观界面变化(实际可以有相界面)。


因此,答案是 D


最终答案:

D\boxed{D}

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