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peng_qq_360金虫 (正式写手)
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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
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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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【答案】应助回帖
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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
yiluwangxi
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【答案】应助回帖
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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
phykid
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