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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 物理 » 凝聚态物理 » 几道固体物理考试题，一道一百金币
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kakarote

金虫 (文坛精英)

[求助] 几道固体物理考试题，一道一百金币已有2人参与

小弟今年考博，遇到几道真题不会做，请各位大神帮帮忙，看有没有知道答案的或者知道哪里能找到答案。谢谢了。

1. 试阐述固体物质热传导机理。试分析铜和金刚石混合烧结体中影响热导率的因素。
2. 试阐述压力和温度在物质结构相变中的作用。
3. 试阐述读晶体物质不断加压时，物质的变化过程。
4. 在静高压实验中，设NaCl的体弹模量K为常数。在常温下，当压强达到P时，求NaCl晶格常数的相对变化率与压力的关系表达式。（体弹性模量的定义：）
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1楼2014-02-23 16:43:44
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wangqu2008

铁杆木虫 (著名写手)

Dr.

【答案】应助回帖

感谢参与，应助指数 +1
1.机理：由于物体内部分子、原子和电子等微观粒子的热运动（移动、转动和振动），而组成物体的物质并不发生宏观的位移，将热量从高温区传到低温区的过程。 所有物质的热传导，不管他处于什么状态，都是由于物质内部微观粒子相互碰撞和传递的结果。

金刚石具有较高的热导率和较低的热膨胀系数, 其应用已不仅仅局限于工具制造业, 而逐渐扩展到功能材料的领域。但金刚石不易制作成封装材料, 且成本很高, 较理想的是用其做成金属基复合材料。如何发挥金刚石的高导热性, 制备各种高导热的复合材料, 是人们广泛关注的问题。在金属材料中, 铜具有良好的热导率, 但其热膨胀系数过大, 密度较大, 限制了其应用, 因此考虑制备以铜为基体, 金刚石颗粒增强的金刚石/ 铜复合材料。金刚石/ 铜复合材料的热导率不仅与基体和增强体的热导率有关, 还与金刚石的体积分数、颗粒大小及分布状态有关。
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2楼2014-02-23 20:52:11
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wangqu2008

铁杆木虫 (著名写手)

Dr.

【答案】应助回帖

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kakarote: 金币+100, 第二题答的不错，字数差不多能拿到80%的分。 2014-03-19 19:39:51
2. 一切物质都是由大量微观粒子组成的。它们在特定温度和压力下相互集聚, 构成一定的稳定结构, 这就是物质的一种状态,简称物态。一般说来, 任何一种物质在不同温度、压力以及外场(如引力场、电场、磁场等)影响下将呈现不同的物态。有时一种物质在某种温度、压力下可能有几种不同状态同时存在。在一定条件下, 物质的各种聚集态可以相互转化。物质中具有相同化学成分和晶体结构的部分被称为相。相与相之间的转变叫相变。
（1）温度的作用虽然至关重要，然而只有达到了某一特定值，相变才能发生，这就是我们熟知的熔点、沸点，在大多情况下，温度变化并不能导致相变，只能使物质发生热胀冷缩。温度对物质形态及结构的作用是巨大的。而热胀冷缩的这种热胀是有限的，这个限度是随着温度的升高，物质自身的状态发生了变化。
如果温度压力超过了一定限度，物质的形态会发生巨大的变化，物质不只是简单的热胀冷缩，而是物质的相态发生了变化--相变，即：随着物质的温度升高、固体能相变成液体、液体能相变成气体。而且这种相变的是可逆的，即随着温度的降低、气体能相变成液体、液体能相变成固体。相变了，物质的物理性质、机械性能发生了不可比拟的巨大变化。
（2）压力作用可以改变物质的原子或分子间距，比如间距缩短可引起物质内的能量状态发生变化。当
分子之间的斥力增大，分子外围的价和电子的运行受到邻近分子斥力的干扰，价和电子就加速运转，增加斥力，以抵御外力（外来干扰），这种加速运转就形成了气体被压缩时的发热升温。而当达到一定的高压或高压高温条件时，物质中的原子排列、晶体结构或电子结构就会发生变化，并表现出该物质物理性质的突变，如绝缘体转变为金属，电阻和体积发生显著改变等，这种现象称为高压相变。
例如：绝缘体内原子间距随压力增大而减小的现象，最后必然导致原有禁带消失，满带与导带交叠，从而表现出具有金属导电特性，这时就说是该绝缘体发生了向金属态的相转变，即绝缘体转变为导体──金属。例如，在约20万大气压的条件下，绝缘体聚四氟乙烯会发生金属态的相转变。熔化温度随压力有显著变化，大量的实验结果已将这一现象总结为西蒙方程（见高压熔化方程）。高压下发生的这种固相到液相的转变也是一种高压相变现象。更多的高压相变属于固体相变，即受压物质从一种固相转变为另一种固相。
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3楼2014-02-23 21:14:17
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wangqu2008

铁杆木虫 (著名写手)

Dr.
问题（2）可以进一步简化：
（1）随着物质的温度升高、固体能相变成液体、液体能相变成气体。而且这种相变的是可逆的，即随着温度的降低、气体能相变成液体、液体能相变成固体。相变了，物质的物理性质、机械性能发生了不可比拟的巨大变化。
（2）压力作用可以改变物质的原子或分子间距，比如间距缩短可引起物质内的能量状态发生变化。当达到一定的高压时，物质中的原子排列、晶体结构或电子结构就会发生变化，并表现出该物质物理性质的突变，即高压相变。
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4楼2014-02-23 21:28:51
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wangqu2008

铁杆木虫 (著名写手)

Dr.

【答案】应助回帖

由于回答第二个问题时，没看第三个问题，所以答案就在第二个问题的回答里。经过对第二个问题的简化。第三个问题可以总结为：
3.晶体结构相变是一种对称性破缺的连续相变, 是热力学中相变理论的一个重要组成部分。
当达到一定的高压或高压高温条件时，物质中的原子排列、晶体结构或电子结构就会发生变化，并表现出该物质物理性质的突变，如绝缘体转变为金属，电阻和体积发生显著改变等，这种现象称为高压相变。绝缘体内原子间距随压力增大而减小的现象，最后必然导致原有禁带消失，满带与导带交叠，从而表现出具有金属导电特性，这时就说是该绝缘体发生了向金属态的相转变，即绝缘体转变为导体──金属。例如，在约20万大气压的条件下，绝缘体聚四氟乙烯会发生金属态的相转变。熔化温度随压力有显著变化，大量的实验结果已将这一现象总结为西蒙方程（见高压熔化方程）。高压下发生的这种固相到液相的转变也是一种高压相变现象。更多的高压相变属于固体相变，即受压物质从一种固相转变为另一种固相。
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5楼2014-02-23 21:40:30
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wangqu2008

铁杆木虫 (著名写手)

Dr.

【答案】应助回帖

4. 从这个文献中可以找到参考
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  • 附件 1 : 氯化钠结构相变和弹性性质的第一原理计算_唐耀.pdf
    • 2014-02-23 21:45:16, 586.54 K
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6楼2014-02-23 21:50:30
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peterflyer

木虫之王 (文学泰斗)

peterflyer

【答案】应助回帖

感谢参与，应助指数 +1
1、http://www.docin.com/p-243328470.html
2、物质结构相变涉及到晶体原子与晶胞尺寸与形状的改变的，这需要原子克服势阱的作用，这就需要一定的温度提供能量，激活原子。若压力的施加有利于原子相互之间向新相结构转变，自然促进相变；否则阻碍相变。
3、在逐渐加压的过程中，原子会在外力的作用下克服相互之间的斥力而接近，减少原子间的间隙，直至生成密度更高的结构。直至原子之间不存在空隙，甚至原子结构被压碎，原子核相互紧密接触，形成超固态结构。若压力进一步升高到一定数值，会压碎原子核形成中子态物质。
4、净高压实验中NaCl晶胞属于弹性变形，可按广义胡可定律计算出晶格常数的相对变化率与压力的关系表达式。
   氯化钠为立方晶体，设原来晶胞尺寸a,受压后改变量为Δa，再设净水压力为-p,杨氏模量为E，波松比为ν，则Δa/a=(1-2*ν)*p/E 。
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7楼2014-02-23 23:18:29
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