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kakarote金蟲 (文壇精英)
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[求助]
幾道固體物理考試題，一道一百金幣 已有2人參與
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小弟今年考博，遇到幾道真題不會(huì)做，請(qǐng)各位大神幫幫忙，看有沒有知道答案的或者知道哪里能找到答案。謝謝了。 1. 試闡述固體物質(zhì)熱傳導(dǎo)機(jī)理。試分析銅和金剛石混合燒結(jié)體中影響熱導(dǎo)率的因素。 2. 試闡述壓力和溫度在物質(zhì)結(jié)構(gòu)相變中的作用。 3. 試闡述讀晶體物質(zhì)不斷加壓時(shí)，物質(zhì)的變化過程。 4. 在靜高壓實(shí)驗(yàn)中，設(shè)NaCl的體彈模量K為常數(shù)。在常溫下，當(dāng)壓強(qiáng)達(dá)到P時(shí)，求NaCl晶格常數(shù)的相對(duì)變化率與壓力的關(guān)系表達(dá)式。（體彈性模量的定義：） |
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wangqu2008
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【答案】應(yīng)助回帖
感謝參與，應(yīng)助指數(shù) +1
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1.機(jī)理：由于物體內(nèi)部分子、原子和電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)（移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)），而組成物體的物質(zhì)并不發(fā)生宏觀的位移，將熱量從高溫區(qū)傳到低溫區(qū)的過程。 所有物質(zhì)的熱傳導(dǎo)，不管他處于什么狀態(tài)，都是由于物質(zhì)內(nèi)部微觀粒子相互碰撞和傳遞的結(jié)果。 金剛石具有較高的熱導(dǎo)率和較低的熱膨脹系數(shù), 其應(yīng)用已不僅僅局限于工具制造業(yè), 而逐漸擴(kuò)展到功能材料的領(lǐng)域。但金剛石不易制作成封裝材料, 且成本很高, 較理想的是用其做成金屬基復(fù)合材料。如何發(fā)揮金剛石的高導(dǎo)熱性, 制備各種高導(dǎo)熱的復(fù)合材料, 是人們廣泛關(guān)注的問題。在金屬材料中, 銅具有良好的熱導(dǎo)率, 但其熱膨脹系數(shù)過大, 密度較大, 限制了其應(yīng)用, 因此考慮制備以銅為基體, 金剛石顆粒增強(qiáng)的金剛石/ 銅復(fù)合材料。金剛石/ 銅復(fù)合材料的熱導(dǎo)率不僅與基體和增強(qiáng)體的熱導(dǎo)率有關(guān), 還與金剛石的體積分?jǐn)?shù)、顆粒大小及分布狀態(tài)有關(guān)。 |
2樓2014-02-23 20:52:11
wangqu2008
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kakarote: 金幣+100, 第二題答的不錯(cuò)，字?jǐn)?shù)差不多能拿到80%的分。 2014-03-19 19:39:51
kakarote: 金幣+100, 第二題答的不錯(cuò)，字?jǐn)?shù)差不多能拿到80%的分。 2014-03-19 19:39:51
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2. 一切物質(zhì)都是由大量微觀粒子組成的。它們?cè)谔囟囟群蛪毫ο孪嗷ゼ? 構(gòu)成一定的穩(wěn)定結(jié)構(gòu), 這就是物質(zhì)的一種狀態(tài),簡(jiǎn)稱物態(tài)。一般說來, 任何一種物質(zhì)在不同溫度、壓力以及外場(chǎng)(如引力場(chǎng)、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等)影響下將呈現(xiàn)不同的物態(tài)。有時(shí)一種物質(zhì)在某種溫度、壓力下可能有幾種不同狀態(tài)同時(shí)存在。在一定條件下, 物質(zhì)的各種聚集態(tài)可以相互轉(zhuǎn)化。物質(zhì)中具有相同化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)的部分被稱為相。相與相之間的轉(zhuǎn)變叫相變。 （1）溫度的作用雖然至關(guān)重要，然而只有達(dá)到了某一特定值，相變才能發(fā)生，這就是我們熟知的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)，在大多情況下，溫度變化并不能導(dǎo)致相變，只能使物質(zhì)發(fā)生熱脹冷縮。溫度對(duì)物質(zhì)形態(tài)及結(jié)構(gòu)的作用是巨大的。而熱脹冷縮的這種熱脹是有限的，這個(gè)限度是隨著溫度的升高，物質(zhì)自身的狀態(tài)發(fā)生了變化。 如果溫度壓力超過了一定限度，物質(zhì)的形態(tài)會(huì)發(fā)生巨大的變化，物質(zhì)不只是簡(jiǎn)單的熱脹冷縮，而是物質(zhì)的相態(tài)發(fā)生了變化--相變，即：隨著物質(zhì)的溫度升高、固體能相變成液體、液體能相變成氣體。而且這種相變的是可逆的，即隨著溫度的降低、氣體能相變成液體、液體能相變成固體。相變了，物質(zhì)的物理性質(zhì)、機(jī)械性能發(fā)生了不可比擬的巨大變化。 （2）壓力作用可以改變物質(zhì)的原子或分子間距，比如間距縮短可引起物質(zhì)內(nèi)的能量狀態(tài)發(fā)生變化。當(dāng) 分子之間的斥力增大，分子外圍的價(jià)和電子的運(yùn)行受到鄰近分子斥力的干擾，價(jià)和電子就加速運(yùn)轉(zhuǎn)，增加斥力，以抵御外力（外來干擾），這種加速運(yùn)轉(zhuǎn)就形成了氣體被壓縮時(shí)的發(fā)熱升溫。而當(dāng)達(dá)到一定的高壓或高壓高溫條件時(shí)，物質(zhì)中的原子排列、晶體結(jié)構(gòu)或電子結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生變化，并表現(xiàn)出該物質(zhì)物理性質(zhì)的突變，如絕緣體轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘伲娮韬腕w積發(fā)生顯著改變等，這種現(xiàn)象稱為高壓相變。 例如：絕緣體內(nèi)原子間距隨壓力增大而減小的現(xiàn)象，最后必然導(dǎo)致原有禁帶消失，滿帶與導(dǎo)帶交疊，從而表現(xiàn)出具有金屬導(dǎo)電特性，這時(shí)就說是該絕緣體發(fā)生了向金屬態(tài)的相轉(zhuǎn)變，即絕緣體轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)體──金屬。例如，在約20萬大氣壓的條件下，絕緣體聚四氟乙烯會(huì)發(fā)生金屬態(tài)的相轉(zhuǎn)變。熔化溫度隨壓力有顯著變化，大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果已將這一現(xiàn)象總結(jié)為西蒙方程（見高壓熔化方程）。高壓下發(fā)生的這種固相到液相的轉(zhuǎn)變也是一種高壓相變現(xiàn)象。更多的高壓相變屬于固體相變，即受壓物質(zhì)從一種固相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N固相。 |
3樓2014-02-23 21:14:17
wangqu2008
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問題（2）可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化： （1）隨著物質(zhì)的溫度升高、固體能相變成液體、液體能相變成氣體。而且這種相變的是可逆的，即隨著溫度的降低、氣體能相變成液體、液體能相變成固體。相變了，物質(zhì)的物理性質(zhì)、機(jī)械性能發(fā)生了不可比擬的巨大變化。 （2）壓力作用可以改變物質(zhì)的原子或分子間距，比如間距縮短可引起物質(zhì)內(nèi)的能量狀態(tài)發(fā)生變化。當(dāng)達(dá)到一定的高壓時(shí)，物質(zhì)中的原子排列、晶體結(jié)構(gòu)或電子結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生變化，并表現(xiàn)出該物質(zhì)物理性質(zhì)的突變，即高壓相變。 |
4樓2014-02-23 21:28:51
wangqu2008
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【答案】應(yīng)助回帖
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由于回答第二個(gè)問題時(shí)，沒看第三個(gè)問題，所以答案就在第二個(gè)問題的回答里。經(jīng)過對(duì)第二個(gè)問題的簡(jiǎn)化。第三個(gè)問題可以總結(jié)為： 3.晶體結(jié)構(gòu)相變是一種對(duì)稱性破缺的連續(xù)相變, 是熱力學(xué)中相變理論的一個(gè)重要組成部分。 當(dāng)達(dá)到一定的高壓或高壓高溫條件時(shí)，物質(zhì)中的原子排列、晶體結(jié)構(gòu)或電子結(jié)構(gòu)就會(huì)發(fā)生變化，并表現(xiàn)出該物質(zhì)物理性質(zhì)的突變，如絕緣體轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘伲娮韬腕w積發(fā)生顯著改變等，這種現(xiàn)象稱為高壓相變。絕緣體內(nèi)原子間距隨壓力增大而減小的現(xiàn)象，最后必然導(dǎo)致原有禁帶消失，滿帶與導(dǎo)帶交疊，從而表現(xiàn)出具有金屬導(dǎo)電特性，這時(shí)就說是該絕緣體發(fā)生了向金屬態(tài)的相轉(zhuǎn)變，即絕緣體轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)體──金屬。例如，在約20萬大氣壓的條件下，絕緣體聚四氟乙烯會(huì)發(fā)生金屬態(tài)的相轉(zhuǎn)變。熔化溫度隨壓力有顯著變化，大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果已將這一現(xiàn)象總結(jié)為西蒙方程（見高壓熔化方程）。高壓下發(fā)生的這種固相到液相的轉(zhuǎn)變也是一種高壓相變現(xiàn)象。更多的高壓相變屬于固體相變，即受壓物質(zhì)從一種固相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N固相。 |
5樓2014-02-23 21:40:30
wangqu2008
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2014-02-23 21:45:16, 586.54 K
6樓2014-02-23 21:50:30
peterflyer 
木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
peterflyer
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1、http://www.docin.com/p-243328470.html 2、物質(zhì)結(jié)構(gòu)相變涉及到晶體原子與晶胞尺寸與形狀的改變的，這需要原子克服勢(shì)阱的作用，這就需要一定的溫度提供能量，激活原子。若壓力的施加有利于原子相互之間向新相結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，自然促進(jìn)相變；否則阻礙相變。 3、在逐漸加壓的過程中，原子會(huì)在外力的作用下克服相互之間的斥力而接近，減少原子間的間隙，直至生成密度更高的結(jié)構(gòu)。直至原子之間不存在空隙，甚至原子結(jié)構(gòu)被壓碎，原子核相互緊密接觸，形成超固態(tài)結(jié)構(gòu)。若壓力進(jìn)一步升高到一定數(shù)值，會(huì)壓碎原子核形成中子態(tài)物質(zhì)。 4、凈高壓實(shí)驗(yàn)中NaCl晶胞屬于彈性變形，可按廣義胡可定律計(jì)算出晶格常數(shù)的相對(duì)變化率與壓力的關(guān)系表達(dá)式。 氯化鈉為立方晶體，設(shè)原來晶胞尺寸a,受壓后改變量為Δa，再設(shè)凈水壓力為-p,楊氏模量為E，波松比為ν，則Δa/a=(1-2*ν)*p/E 。 |
7樓2014-02-23 23:18:29
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