所以物質都有三態?

2008-10-17 5:04 am
係咪所以物質都可以以
solid,liquid,gas
存在?

有無例外?

回答 (2)

2008-10-17 9:24 pm
✔ 最佳答案
其實,很明顯的,人人都知道物質唔單只有三個state啦~,其實,你應該先了解什麼是state,相態也就是物質的狀態(或簡稱相,也叫物態)指一個宏觀物理系統所具有的一組狀態。一個態中的物質擁有單純的化學組成和物理特性(如密度、晶體結構、折射率等)。最常見的物質狀態有固態、液態和氣態,俗稱「物質三態」。少見一些的物質狀態包括等離子態、夸克-膠子等離子態、玻色-愛因斯坦凝聚態、費米子凝聚態、酯膜結構、奇異物質、液晶、超液體、超固體、和磁性物質中的順磁性、逆磁性等等。


對自由能的分析
雖然相態的概念從表面上來看非常簡單,但要對它作一個精確的定義卻很困難。一個比較好的定義是一個相態是一個在其範圍內其熱力學參數的自由能在參數空間中的函數是解析的。這個定義實際上就是說,假如兩個系統是同一個相態的話,那麼在從一個系統轉換到另一個系統的時候它們的熱力學參數不會突然改變。

熱力學中的參數如熵、熱容量、壓縮度等都可以被表示為自由能和它的導數。比如熵是自由能對溫度的導數。只要自由能是解析的,那麼熱力學的其它參數也是連續的。

假如一個系統從一個相態演變為另一個相態,那麼在這個過程中總會有一個階段里自由能是不解析的。這個過程被稱為相變。最常見的相變有溶化(從固態到液態)、凍結(從液態到固態)、沸騰(從液態到氣態)和凝結(從氣態到液態)。由於自由能在這個過程中是不解析的,因此在這個過程的兩邊它是兩個完全不同的函數。兩個相態中熱力學的參數也完全不同。最顯著的是熱容量,在相變過程中熱容量可以達到無窮大,從一個值跳到另一個值。


相關的熱力學參數
實際上每個相態與另一個相態之間總有一些相關的熱力學參數非常不同。比如固體比液體要堅固得多,固體不象液體或氣體那樣,它可以保持它的形狀。而液體則比氣體的壓縮性小得多。在一個大的容器中,氣體可以充滿整個容器,而液體則只佔據一小部分。固體、液體和氣體之間也有許多相同的熱力學特性,比如它們的磁特性。但一個物質的鐵磁態和順磁態之間最大的區別就是它們的磁特性了。

另一個例子是同素異形體,許多物質在固態中可以有不同的晶體結構而具有非常不同的特性。鑽石和石墨就是碳的同素異形體。從熱力學的角度出發它們屬於不同的相態。


亞穩定的相態
亞穩定的狀態有時也被看作是相態,但精確地說它們並非相態,因為它們不穩定。比如一些同素異形體只有在一定的條件下才穩定。取以上提及的碳為例,鑽石只有在高壓下才真正穩定。在一般的大氣壓和溫度下鑽石會緩慢地轉變為石墨。但這個過程非常緩慢,因此在常溫和常壓下鑽石是一種亞穩定的狀態。假如溫度加高的話,這個轉化的過程就會加快。


相圖
一般人們用相圖來表示一個系統的不同相態。相圖的軸是相關的熱力學參數。簡單的相圖的軸是壓力和溫度。

相圖上的線被稱為「相界」,這是自由能不解析的地方,或者說相變發生的地方。而沒有線的地方則是自由能解析的地方。這些地區屬於同一個相態。有些相態的相界不是在一切情況下都存在的。比如在647K和22.064兆帕斯卡以上水的液態和氣態無法區分,液態和氣態的相界在這個點就中斷了。


形成和萬能性
相態是一種宏觀現象。組成一個系統的粒子假如比較少的話(一般少於1000)相態的差別就消失了。其原因是只有在大的系統中系統的自由能才開始不解析。

相態的另一個特性是它的萬能性。不論一個宏觀系統下的微觀系統是怎樣組成的,它們的相態有非常類似的特性。比如鐵和冰都是固態的,雖然從微觀結構來說冰和鐵的結構非常不同,但它們的固態都具有類似的特性,比如保持它們的形狀

2008-10-17 13:25:24 補充:
還有一種很特別的東西想介紹給你認識,那就是:奇異物質(Strangelet)是一種未在地球上發現的理論物質,具有極大引力負壓的物質形態。奇異物質是物質的一門分類,也同時是一種極端的物態。奇異物質的引力負壓大於它的能量密度(引力)。奇異物質周圍的空間因此被奇怪地扭曲,其引力具有排斥性。宇宙產生(宇宙大爆炸)後引致宇宙急劇膨脹的力就正是奇異物質的極大引力負壓的排斥性。基於以上的特色總結出奇異物質是負質量的。

2008-10-20 16:07:56 補充:
哇哇哇..樓上的朋友連wiki的文字全都copy了?
2008-10-17 5:22 am

在最常見的三種物質形態——氣態、固態和液態中,後兩者就屬於凝聚態。低溫下的超流態,超導態,超固態,玻色-愛因斯坦凝聚態,磁介質中的鐵磁態,反鐵磁態等,也都是凝聚態。

凝聚態物理學起源於19世紀固體物理學和低溫物理學的發展。19世紀,人們對晶體的認識逐漸深入。1840年法國物理學家奧古斯特·布拉菲導出了三維晶體的所有14種排列方式,即布拉菲點陣。1912年,德國物理學家馮·勞厄發現了X射線在晶體上的繞射,開創了固體物理學的新時代,從此,人們可以通過X射線的繞射條紋研究晶體的微觀結構。

19世紀,英國著名物理學家法拉第在低溫下液化了大部分當時已知的氣體。1908年,荷蘭物理學家昂尼斯將最後一種難以液化的氣體氦氣液化,創造了人造低溫的新紀錄-269°C(4K),並且發現了金屬在低溫下的超導現象。超導具有廣闊的應用前景,超導的理論和實驗研究在20世紀獲得了長足進展,臨界轉變溫度最高紀錄不斷刷新,超導研究已經成為凝聚態物理學中最熱門的領域之一。

目前凝聚態物理學面臨的主要問題高溫超導體的理論模型。


[編輯] 重要研究對象
物質的相(物態)
常見的相:固態,液態,氣態。
低溫下的相:玻色-愛因斯坦凝聚態,費米子凝聚態,拉廷格液體(Luttinger liquid),超流態(Superfluid),超固態(Supersolid),超導態 。
相變:序參數(Order parameter)。

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固體
晶體
非晶態固體
合金
金屬
半導體
絕緣體
反鐵磁體
鐵磁體
鐵電體
自旋玻璃
強關聯系統
軟物質
聚合物

液晶
液體
複雜流體
超流體
粒粉體(Granular matter)
表面
界面

[編輯] 主要理論和實驗方法
主要理論

費米液體理論
對稱性破缺理論
實驗方法

頻譜測量: 角分辨光電子譜(Angle resolved photoemission spectroscopy), 電子能量損失譜(Electron energy loss spectroscopy), 拉曼散射(Raman scattering spectroscopy), 中子散射(Nuetron scattering spectroscopy)
繞射方法: 低能電子繞射(Low energy electron diffraction), 反射式高能電子繞射(Reflection high energy electron diffraction)
表面成像法: 掃描式探針顯微術(Scanning probe microscopy)
導電量測: 四點量測(Four-terminal measurement)
參考: wiki


收錄日期: 2021-04-23 23:13:09
原文連結 [永久失效]:
https://hk.answers.yahoo.com/question/index?qid=20081016000051KK01835

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