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peng_qq_360金蟲 (正式寫手)
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[求助]
一個相變會發(fā)生，而且發(fā)生的快慢不同，那么相變發(fā)生的本質(zhì)是什么？ 已有2人參與
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俗話說，相變發(fā)生因?yàn)槭切孪嗟哪芰勘扰f相低，相變過程有能量的釋放，稱之為熱力學(xué)驅(qū)動力，而且相變發(fā)生的快慢與相變能壘相關(guān)，稱之為動力學(xué)能壘。 那么細(xì)問，能不能更加具體的來解釋相變發(fā)生的本質(zhì)呢？運(yùn)用物理知識，比如量子力學(xué)，比如固體物理中的什么知識，剛開始琢磨這些東西，還不了解現(xiàn)在研究到什么水平，還不了解能不能使用能帶理論來解釋相變發(fā)生的原因，解釋相變發(fā)生的驅(qū)動力和能壘。 求各位大神隨便談?wù)�，談�(wù)剳?yīng)該應(yīng)該用什么理論來解釋金屬相變發(fā)生的本質(zhì)原因，也許我會從中靈感迸發(fā)，想出來些什么。謝謝啦~~ |
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你想的太神秘了。微觀粒子在不同條件下，密集排列的方式不一樣，就對應(yīng)不同的相。 1，和宏觀球模型不同，微觀粒子有相當(dāng)?shù)臒徇\(yùn)動，這使得每個粒子之間傾向于彼此讓開一些； 2，所關(guān)心的粒子，有時候是單原子，有時候是分子，分子是有形狀和結(jié)構(gòu)的，相互作用自然不是各向同性的； 3，在原子尺度上，電子軌道p,d,f都有某種指向性，不是完全各向同性的，從而粒子之間的作用力，也就是各種化學(xué)鍵有方向性，從而各種不同的空間排列有機(jī)會在不同條件下為優(yōu)勢排列，最低能量排列；從一種排列變成另外一種排列就是相變。 4，量子多體問題是不能完全解的，經(jīng)典多體也不行。實(shí)際上我們只能，能做多少算多少。實(shí)驗(yàn)上用各種測量，理論上用各種試錯法，能符合就留下，不能符合就扔掉，并不是懂得了原理我們就能從頭計算。 5，多粒子排列組成的復(fù)合量子體系雖然不能完全計算，但是有些性質(zhì)原則上可以預(yù)測和理解。比如單原子的單條譜線會分裂成N條，N是體系的粒子數(shù)，通常是個很大的天文數(shù)字，能級就變成能帶了；展寬以后的能帶有可能重疊，有可能不重疊，本來么單粒子的時候就都是離散譜。和單粒子只能吸收和發(fā)射特定能量的光子相比，多粒子系的能帶內(nèi)部的離散間隙是極小的，加上各種展寬效應(yīng)，可以說就是連續(xù)的，那就對光子的能量不挑剔了，多低的都可以吸收。所以金屬是徹底不透明的。 |
3樓2013-07-03 00:04:43
yiluwangxi
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【答案】應(yīng)助回帖
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1所謂量子理論，它一般只適用于少數(shù)幾個粒子。請看一般的《量子力學(xué)》。 要把量子理論用到由大量粒子組成的宏觀的熱學(xué)系統(tǒng)(比如像相等)，那么就必須引入統(tǒng)計物理的思想框架。統(tǒng)計物理是量子理論和宏觀世界的橋梁(關(guān)心熱運(yùn)動)。 2 同理質(zhì)點(diǎn)力學(xué)也只適用于少數(shù)幾個質(zhì)點(diǎn)。 要把質(zhì)點(diǎn)力學(xué)用到由大量粒子組成的宏觀的熱學(xué)系統(tǒng)(比如像相等)，那么就必須引入統(tǒng)計物理的思想框架。統(tǒng)計物理是質(zhì)點(diǎn)力學(xué)和宏觀世界的橋梁(關(guān)心熱運(yùn)動)。 3熱力學(xué)和統(tǒng)計物理都是描述熱運(yùn)動的理論（由大量粒子組成的宏觀的熱學(xué)系統(tǒng)）。我不想把它們分開來，畢竟它們都是研究大量粒子的熱運(yùn)動的，只是手段不同而已。其實(shí)其他人也不愿意把它們分開來，有本教材叫《統(tǒng)計熱力學(xué)》。普通物理的《熱學(xué)》教材也包含宏觀理論和微觀理論。 4 量子統(tǒng)計理論雖然用到量子的基本理論，但是它的靈魂和本質(zhì)是統(tǒng)計物理。 ================================== 下面談?wù)勊^相和相變。 這不是單純的量子理論、和單純質(zhì)點(diǎn)力學(xué)所能解釋的。必須要統(tǒng)計思想或者熱力學(xué)思想來解釋。 1 分子(原子也包含在這個表述中)間存在力，你用經(jīng)典的理論和量子的理論來研究這個力都無所謂。分子間力的效果使得分子彼此聚合。 2 分子都在做熱運(yùn)動，熱運(yùn)動的效果使得分子彼此離散。 3 任何物體中都存在熱運(yùn)動和分子間的力。它們是一對矛盾。它們之間的消長和對比決定了物體處在什么樣的相。當(dāng)我們改變這對矛盾的任何一方都能導(dǎo)致相變。 4 例子： •當(dāng)溫度很低時，熱運(yùn)動很弱。熱運(yùn)動的效果<分子間的力的效果。物質(zhì)表現(xiàn)為固相。 •加熱物質(zhì)，使得溫度升高。熱運(yùn)動的效果~分子間的力的效果。物質(zhì)表現(xiàn)為液相。 •繼續(xù)加熱物質(zhì)，使得溫度較高。熱運(yùn)動的效果>分子間的力的效果。物質(zhì)表現(xiàn)為氣相。 •繼續(xù)加熱物質(zhì)，使得溫度極端高。熱運(yùn)動的效果>>分子間的力的效果。物質(zhì)表現(xiàn)為等離子相。 5 如果要定量的描述相變，那就要更專業(yè)的知識，當(dāng)然還是熱力學(xué)知識了。 |
8樓2013-07-03 14:07:15
pippi6
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還真不是哪和哪，就是有聯(lián)系的。熱力學(xué)是一個普遍的框架，主要是應(yīng)用了內(nèi)能、溫度這樣的概念。但具體的系統(tǒng)完全可以由微觀動力學(xué)來描述。相變的微觀動力學(xué)的機(jī)制可以很不一樣，但都可以納入熱力學(xué)的框架。所以，宏觀理論并不排斥微觀動力學(xué)解釋。舉個具體例子，以現(xiàn)在的計算機(jī)能力，可以模擬一個上億粒子的動力學(xué)系統(tǒng)，完全可以粗糙的復(fù)制一個帶電粒子碰撞的統(tǒng)計模型，得到近似的Maxwell分布。就是統(tǒng)計漲落可能還大點(diǎn)。 |
5樓2013-07-03 09:08:10
yiluwangxi
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10樓2013-07-03 17:57:35
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