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peng_qq_360

金虫 (正式写手)

[求助] 一个相变会发生,而且发生的快慢不同,那么相变发生的本质是什么? 已有2人参与

俗话说,相变发生因为是新相的能量比旧相低,相变过程有能量的释放,称之为热力学驱动力,而且相变发生的快慢与相变能垒相关,称之为动力学能垒。
那么细问,能不能更加具体的来解释相变发生的本质呢?运用物理知识,比如量子力学,比如固体物理中的什么知识,刚开始琢磨这些东西,还不了解现在研究到什么水平,还不了解能不能使用能带理论来解释相变发生的原因,解释相变发生的驱动力和能垒。
求各位大神随便谈谈,谈谈应该应该用什么理论来解释金属相变发生的本质原因,也许我会从中灵感迸发,想出来些什么。谢谢啦~~
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yiluwangxi

木虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

1所谓量子理论,它一般只适用于少数几个粒子。请看一般的《量子力学》。
要把量子理论用到由大量粒子组成的宏观的热学系统(比如像相等),那么就必须引入统计物理的思想框架。统计物理是量子理论和宏观世界的桥梁(关心热运动)。
2 同理质点力学也只适用于少数几个质点。
要把质点力学用到由大量粒子组成的宏观的热学系统(比如像相等),那么就必须引入统计物理的思想框架。统计物理是质点力学和宏观世界的桥梁(关心热运动)。
3热力学和统计物理都是描述热运动的理论(由大量粒子组成的宏观的热学系统)。我不想把它们分开来,毕竟它们都是研究大量粒子的热运动的,只是手段不同而已。其实其他人也不愿意把它们分开来,有本教材叫《统计热力学》。普通物理的《热学》教材也包含宏观理论和微观理论。
4 量子统计理论虽然用到量子的基本理论,但是它的灵魂和本质是统计物理。
==================================
下面谈谈所谓相和相变。
这不是单纯的量子理论、和单纯质点力学所能解释的。必须要统计思想或者热力学思想来解释。
1 分子(原子也包含在这个表述中)间存在力,你用经典的理论和量子的理论来研究这个力都无所谓。分子间力的效果使得分子彼此聚合。
2 分子都在做热运动,热运动的效果使得分子彼此离散。
3 任何物体中都存在热运动和分子间的力。它们是一对矛盾。它们之间的消长和对比决定了物体处在什么样的相。当我们改变这对矛盾的任何一方都能导致相变。
4 例子:
•当温度很低时,热运动很弱。热运动的效果<分子间的力的效果。物质表现为固相。  
•加热物质,使得温度升高。热运动的效果~分子间的力的效果。物质表现为液相。
•继续加热物质,使得温度较高。热运动的效果>分子间的力的效果。物质表现为气相。
•继续加热物质,使得温度极端高。热运动的效果>>分子间的力的效果。物质表现为等离子相。
5 如果要定量的描述相变,那就要更专业的知识,当然还是热力学知识了。
8楼2013-07-03 14:07:15
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yiluwangxi

木虫 (著名写手)

【答案】应助回帖

感谢参与,应助指数 +1
leongoall: so?!愿闻其详! 2013-07-03 01:30:34
这是哪里和哪里啊,量子力学、能带理论都来了。
我提醒一下,相变是热力学的重要内容。
2楼2013-07-02 21:38:51
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uvwxmc

金虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与,应助指数 +1
leongoall: 金币+5, 鼓励认真回帖! 2013-07-03 01:31:06
peng_qq_360: 金币+4, ★★★很有帮助 2013-07-03 10:17:51
你想的太神秘了。微观粒子在不同条件下,密集排列的方式不一样,就对应不同的相。
1,和宏观球模型不同,微观粒子有相当的热运动,这使得每个粒子之间倾向于彼此让开一些;
2,所关心的粒子,有时候是单原子,有时候是分子,分子是有形状和结构的,相互作用自然不是各向同性的;
3,在原子尺度上,电子轨道p,d,f都有某种指向性,不是完全各向同性的,从而粒子之间的作用力,也就是各种化学键有方向性,从而各种不同的空间排列有机会在不同条件下为优势排列,最低能量排列;从一种排列变成另外一种排列就是相变。
4,量子多体问题是不能完全解的,经典多体也不行。实际上我们只能,能做多少算多少。实验上用各种测量,理论上用各种试错法,能符合就留下,不能符合就扔掉,并不是懂得了原理我们就能从头计算。
5,多粒子排列组成的复合量子体系虽然不能完全计算,但是有些性质原则上可以预测和理解。比如单原子的单条谱线会分裂成N条,N是体系的粒子数,通常是个很大的天文数字,能级就变成能带了;展宽以后的能带有可能重叠,有可能不重叠,本来么单粒子的时候就都是离散谱。和单粒子只能吸收和发射特定能量的光子相比,多粒子系的能带内部的离散间隙是极小的,加上各种展宽效应,可以说就是连续的,那就对光子的能量不挑剔了,多低的都可以吸收。所以金属是彻底不透明的。
3楼2013-07-03 00:04:43
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phykid

木虫 (正式写手)

引用回帖:
3楼: Originally posted by uvwxmc at 2013-07-03 00:04:43
你想的太神秘了。微观粒子在不同条件下,密集排列的方式不一样,就对应不同的相。
1,和宏观球模型不同,微观粒子有相当的热运动,这使得每个粒子之间倾向于彼此让开一些;
2,所关心的粒子,有时候是单原子,有时 ...

学习了
4楼2013-07-03 08:25:32
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