当使表面增加ΔＳ面积时，外界对系统所

做的功为ΔＷ＝σΔＳ。外界所做的功仅用于抵抗表面张力而使系统表面积增大所消耗的能量。

该功的大小等于系统自由能的增量，即

ΔＷ＝σΔＳ＝ΔＦσ＝ΔＦΔＳ（１１１）

由此可知，表面自由能即单位面积上的自由能。由于表面自由能可表达为力与位移的乘

积，因此，［σ］＝Ｊｍ２＝Ｎ·ｍｍ２ ＝Ｎｍ

这样，σ又可理解为物体表面单位长度上作用着的力，即表面张力。表面自由能与表面

张力在数值上是相同的，它们是从不同角度描述了同一现象。但在习惯上往往都采用表

面张力这个名词。

距离再缩短时，吸引力又逐渐减小，

到Ｒ＝Ｒ０时，相互作用力等于零 （Ｆ＝０），此时达到平衡，

Ｒ０ 为平衡距离。当距离小于平衡距离Ｒ０ 时，出现排斥力

（Ｐ＞０），并随距离的继续缩短而迅速增大。作用力Ｆ是由

引力和斥力构成的合力。吸引力是异性电荷间的库仑引

力；排斥力是同性电荷之间的斥力和。两个原子的相互作

用势能Ｗ （Ｒ）的曲线如图１１（ｂ）所示，可见在Ｒ＝Ｒ０

时，对应于能量的极小值，状态稳定。这说明，原子之间

倾向于保持一定的间距，这就是在一定条件下，金属中的

原子具有一定排列的原因。

空穴的产生使局部地区能垒

降低，邻近的原子则进入空穴位置，造成空穴的移动。温度愈高，原子的能量愈大，产生的

空穴数目愈多，从而使金属膨胀。在熔点附近，空穴数目可达原子总数的１０％。

当把金属加热到熔点时，会使金属的体积突然膨胀３％～５％。这个数值等于固态金属

力学温度零度加热到熔点前的总膨胀量。除此之外，金属的其他性质如电阻、黏性等在

度下发生突变。同时，这种突变还反映在熔化潜热上，即金属在此时吸收大量热量，温

不升高。这些突变现象是不能仅仅用离位原子和空穴数目的增加加以解释的。