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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

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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.

【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.
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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