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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，遇到幾道真題不會做，請各位大神幫幫忙，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，物質(zhì)的變化過程。 4. 在靜高壓實驗中，設(shè)NaCl的體彈模量K為常數(shù)。在常溫下，當壓強達到P時，求NaCl晶格常數(shù)的相對變化率與壓力的關(guān)系表達式。（體彈性模量的定義：） |
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wangqu2008
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【答案】應(yīng)助回帖
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kakarote: 金幣+100, 第二題答的不錯，字數(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，字數(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。它們在特定溫度和壓力下相互集聚, 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(如引力場、電場、磁場等)影響下將呈現(xiàn)不同的物態(tài)。有時一種物質(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，然而只有達到了某一特定值，相變才能發(fā)生，這就是我們熟知的熔點、沸點，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)會發(fā)生巨大的變化，物質(zhì)不只是簡單的熱脹冷縮，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 分子之間的斥力增大，分子外圍的價和電子的運行受到鄰近分子斥力的干擾，價和電子就加速運轉(zhuǎn)，增加斥力，以抵御外力（外來干擾），這種加速運轉(zhuǎn)就形成了氣體被壓縮時的發(fā)熱升溫。而當達到一定的高壓或高壓高溫條件時，物質(zhì)中的原子排列、晶體結(jié)構(gòu)或電子結(jié)構(gòu)就會發(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，大量的實驗結(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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【答案】應(yīng)助回帖
感謝參與，應(yīng)助指數(shù) +1
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1.機理：由于物體內(nèi)部分子、原子和電子等微觀粒子的熱運動（移動、轉(zhuǎn)動和振動），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體的熱導(dǎo)率有關(guān), 還與金剛石的體積分數(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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問題（2）可以進一步簡化： （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。當達到一定的高壓時，物質(zhì)中的原子排列、晶體結(jié)構(gòu)或電子結(jié)構(gòu)就會發(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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由于回答第二個問題時，沒看第三個問題，所以答案就在第二個問題的回答里。經(jīng)過對第二個問題的簡化。第三個問題可以總結(jié)為： 3.晶體結(jié)構(gòu)相變是一種對稱性破缺的連續(xù)相變, 是熱力學(xué)中相變理論的一個重要組成部分。 當達到一定的高壓或高壓高溫條件時，物質(zhì)中的原子排列、晶體結(jié)構(gòu)或電子結(jié)構(gòu)就會發(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�，電阻和體積發(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，大量的實驗結(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
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