問題解答

問:当固态物質直接变成气态时,是否要經过一个很短的液态过程? 答:物質由固态直接变成气态,我們把这种现象叫作“升華”。这种改变,并不要經过液态过程。一切物質的分子或原子都是在不断运动的狀态中,分子或原子运动的速度,随温度的不同而改变。液态物質中的分子也是处在运动狀     

生机勃勃的凝聚态物理

通常,物质具有固态、液态、气态和等离子态四种形态。而凝聚态是指固体、液体,以及介于固体和液体之间(如液晶、聚合物、分子膜、凝胶等)形态的总称。凝聚态物理则是研究凝聚态物质的结构和组成粒子(如原子、分子、离子、电子)之间相互作用与运动的规律并从而阐明其性能和用途的科学。它涉及金属、半导体、超导体、磁性物质、晶体、电介质等等,是物理学中门类繁多、内容丰富、发展迅速、应用广泛的一个分支学科,已成为当今物理学异常活跃的领域。     

生机勃勃的凝聚态物理

 通常,物质具有固态、液态、气态和等离子态四种形态。而凝聚态是指固体、液体,以及介于固体和液体之间(如液晶、聚合物、分子膜、凝胶等)形态的总称。凝聚态物理则是研究凝聚态物质的结构和组成粒子(如原子、分子、离子、电子)之间相互作用与运动的规律并从而阐明其性能和用途的科学。它涉及金属、半导体、超导体、磁性物质、晶体、电介质等等,是物理学中门类繁多、内容丰富、发展迅速、应用广泛的一个分支学科,已成为当今物理学异常活跃的领域。     

液晶及其理论描述

一、引 言1.什么叫液晶? 通常人们熟知的物质存在的状态是:固态(包括晶态和非晶态)、液态、气态、等离子体态等,统称为物质四态.但这样说还不完整,现已发现有数千种之多的有机分子材料从固态到液态并不是经历一个单个的相变,而是要经过一个或多个中间过渡态.普通的晶体加热到一定的温度时,晶体内分子的排列很快由有序状态变成无序状态,并产生了流动性,晶体也就由固态变为液态.从固态转变为液态这种相变现象通常在比较窄的温度范围内发生.但某些有机化合物的相变却不然,它不直接由固态变为液态,而是要经过一个(或几个)介于固态与液态之间的过…     

近代物理讲座第五讲 等离子体物理与受控热核反应简介

一、什么是等离子体1.等离子体是物质的第四态 随着温度的升高,一般物质可经历固态、液态和气态,统称物质三态.在很高温度下,中性的分子和原子将离解和离化,变成电子和离子,物质进入一种新的状态——等离子体态.因此,等离子体可称为物质的第四态. 如上所述,等离子体就是由电子和离子组成的混合物(在未完全电离的等离子体中,还可包括一部分中性的原子和分子).电子和离子分别带负、正电荷,但是它们的电荷总量是相等的,因此从总体来看,等离子体还是呈电中性的.需要指出,并非所有包含电子、离子的气体都能称为等离子体,这里有一个量的要求,称为…     

等离子体与“太阳风”漫谈

 一、物质的第四态--等离子体我们知道,物质通常处于三种聚集态,即固态、液态和气态,随着温度的变化,物质的三态之间可以互相转化。如果温度升高到104K甚至105K,分子间和原子间的运动十分剧烈,彼此间已难以束缚,原子中的电子因具有相当大的动能而摆脱原子核对它的束缚,成为自由电子,原子失去电子变成带正电的离子。这样,物质就变成了一团由电子和带正电的离子组成的混合物。发生了电离的气体,无论是部分电离还是完全电离,虽然描述普通气体的密度、温度、压强等仍适用,但它的主要性质已发生了本质的变化。在气体中电离成分只要超过1‰,它的行为就主要由电子和离子间的库仑力来支配。     

凝聚态物理学简介

一、什么是凝聚态物理学 固体和液体是由原子、分子集聚起来,具有很强内聚力的有一定体积的物体,这类物体称为凝聚态物质.凝聚态物理学就是研究凝聚态物质的物理性质、微观结构、微观运动状态及其相互关系的学科. 从历史上来说,凝聚态物理学是由固体物理学发展而来的.近年来,固体物理学的研究领域有了很大的扩展,研究对象由内部原子(或分子)呈周期排列的晶态固体发展到内部原子(或分子)没有规则排列的非晶态固体;又发展到结构与非晶态固体相似的液体;还有在一些方向上不规则,但在另一些方向上有某种规则排列的液态晶体(简称液晶);在极低温下…     

用分子运动论解释水的反常膨胀

纯水是一种无色、无味、无臭的透明体．在一大气压下,纯水的凝固点（冰点）是０℃,沸点是１００℃．水具有几种特殊物理性质：在所有固态和液态物质中,水的比热最大;和绝大多数物质的密度随着温度的降低而增大的情况不同,水的密度在４℃（严格讲３．９８℃）时最大;和绝大多数物质凝固时体积缩小,密度增大的情况不同,水结冰时,体积变大,密度减小,水的分子量虽然不大,但它的沸点和蒸发热却相当高．所有这些反常现象都同水的结构有着密切联系．现代分子理论告诉我们：物质是由分子构成的且在作永不停息的无规则运动,分子之间有相…     

简述物质的态

 人类生活在一个物质世界里,我们所能观测到的一切存在的东西都是物质。我们的衣、食、住、行,以及我们身体本身都是物质的。即使肉眼看不到的,甚至现在的仪器也无法观测到的一些东西(如占宇宙90%的暗物质),也逃不脱“物质”的范畴。呈现在我们眼前的物质千奇百怪、种类繁多。而依据形态可将物质简单地划分为6大类,它们依次是固态、液态、气态、等离子态、玻色-爱因斯坦凝聚态和费米子凝聚态。一、物质的常见三态:固、液、气这三种状态是物质存在的最基本状态,利用分子论很容易解释它们的存在。通常,物质由分子、原子构成。     

浅谈分子间力

一般而言物质具有三种常见形态,即气态、液态、固态.它们分子间的相互作用力的表现形式是很复杂的,下面谈谈笔者的浅见.     

激光冷却与单原子捕获

操纵和控制孤立的原子一直是物理学家刻意追求的目标．固体和液体中的原子处于密集状态,分子或原子相互间靠得很近,联系难以隔绝;气体分子或原子则不断地做高速、无规则运动,分子或原子在这种快速运动状态下,即使有仪器能直接进行观察,它们也会很快地从视场中消失,因此也难以对它们进行单独研究．降低温度,可以使气体中的分子或原子运动变慢．但是气体一经冷却,会先凝聚成液体、再冻结成固体,如果在真空中冷冻,其密度就可以保持足够低,避免凝聚和冻结．然而即使低到－２７０℃还有速率达每秒几十米的分子和原子,因为分子和原子…     

物质的形态

 一、导言
我们生活在一个丰富多彩的物质世界中,对物质现象的理解是物理学的根本目的。传统的物质状态指的是气体、液体和固体三种状态,因为人类,当然包括所有的生命,发生的基本前提是水的存在,水的三态早为人类所熟悉。大致说来,传统的固液气三态是依据物质中分子(对一些物质来说是原子)之间空间关系的不同来划分的。固体中的分子之间有固定的空间关系,固体有维持其体积和形状的能力;液体中的分子有一定的短程序,液体有固定的体积,却不能保持其形状; 气体分子间作用力很弱,气体总是充满空间。换个角度思考,传统物质可以根据其中组成单元之间的特征距离x_ij同距离的变化δ_ij 之间的比较来定义。对于气体, 不管分子间距多大,分子的活动空间由限制它的容器的尺寸L 决定,δ_ij≡L;对于固体,则有δ_ij～0,这也是研究固体的力学性质时可以当作弹性体处理的原因。物质第四态等离子体,虽然在自然界中大量存在,如太阳的一些部分、闪电引起的气体放电等,但人们并不知道。人类最早认识到的等离子体是在实验室人工实现的。其实,物质的形态远比这所谓的四态要复杂,宇宙形成初期的物质状态：一些星体内部的物质,烟、雾、泡沫与泥沙等胶体物质,反物质与暗物质等,都无法纳入固液气加等离子体式的物质状态划分,更不用说生命这种能够自修复、自复制的神奇物质体系。本文拟就物质的形态作一个尽可能全面的,因而难免是浮光掠影式的介绍,希望能带给读者关于物质形态的一个粗略轮廓,激发起读者研究物质形态的兴趣。物质世界比我们能想象的要复杂得多,有趣得多,认识物质的形态和形态间的转变为物理学的研究和学习提供了一个非常自然的角度。     

氘平面冷冻靶制备技术研究

在激光惯性约束聚变（ICF）实验研究中,需要研究一些原子／分子（如氩、氢、氘、氚等）在低温冷冻状态下与强冲击波的相互作用,获得相关的状态方程实验数据。为此,需要创造一个稳定的低温环境,将这些在常温下为气态的原子／分子冷冻成固态或液态。美国已经建立了平面冷冻靶制备实验装置,并在OMEGA实验装置上利用液氘平面低温冷冻靶获得了其状态方程实验数据。     

等离子体与等离子体物理学

等离子体科学现在越来越引起人们的浓厚兴趣.这是由于它在许多重要领域中所起的重要作用所决定的,同时也是由于它和解决某些重大的科学技术问题有密切关系所致.例如空间研究、天体物理、开发宇苗、离子推进、直接发电、气体激光研究以及受控热核反应等等,这些都是和等离子体分不开的. 一、什么是等离子体 物质的三态(固态、液态、气态)是大家熟知的.物质的第四态是什么?古代人认为世界是由土、水、空气和火这四种基元组成的.土、水和空气是上面所说的物质三态,而火则相当于物质的第四态.我们知道.随着外界条件的变化.物质会发生状态的改变.…     

液晶的历史

 液晶,是一种在一定温度范围内呈现不同于气态、液态,又不同于固态的特殊状态的物质。它既具有晶体所特有的双折射性,又具有液体的流动性。液晶最使人感兴趣的是:同一种液晶材料,在不同温度下可以处于不同的相,产生变化多端的相变现象。液晶系统分子间的作用力非常微弱,它的结构易受周围的机械应力、电磁场、温度和化学环境等变化的影响,因此在适度地控制周围的环境变化之下,液晶可以透光或反射光。由于只需很小的电场控制,因此液晶非常适合作为显示材料。从成分和呈现液晶相的物理条件来看,液晶可以分为热致液晶和溶致液晶两大类。热致液晶是指单一成分的纯化合物或均匀混合物在温度变化下出现的液晶相。     

分子运动论发展简述

分子运动论是热学的一种微观理论。它根据的基本概念是:物质是由大量分子和原子组成的,热现象是这些分子作无规则运动的一种表现形式。这种理论的基本精神是:各个分子和原子的运动服从力学规律,而通过统计平均的方法来解释宏观现象。物质结构的原子性,热是运动的表现这两个基本概念起源很早,但真正建立起系统的理论却在十九世纪中叶。开始是气体分子运动     

范德瓦耳斯（Van der Waals，Johannes Diederik 1837-1923）荷兰物理学家（Physicist，Netherlands）

1873年范德瓦尔斯的论文《论液态和气态的连续性》首次引起人们的注意，并为此而获得了博士学位。他认识到假定气体分子体积为零，且分子之间不存在引力，则理想气体定律就能从气体运动论导出。但考虑到上述假定均不真实，1881年给这个定律引入表示分子的大小和引力两个参量，得出一个更准确的公式。由于这些参量对每一种气体都不同，他继续研究而得出一个对所有物质都适用的方程。     

微重力环境下的复杂等离子体实验

 人们日常生活中常见的物质形态有三种:包括固态,例如冰块;液态,例如水;气态,例如空气和水蒸气。等离子体是除此之外的第四种物质形态。等离子体其实和人们的生活息息相关,最常见的莫过于用于照明的荧光管中的辉光了。等离子体作为除固体、液体和气体之外的第四种基本的物质相态,更多地存在于宇宙空间中。     

固态氢的超流性

在低温下，液体氦4会处于超流态，氦4原子在流动时将呈现出无摩擦的特性，其他处于极低温的爱因斯坦一玻色气体也存在着超流行为．那么处于固态的物质是否也存在着超流动性呢？去年美国宾州大学的Moses Chen曾宣布了一个科研成果，他在实验中发现在固态氦4中，在扭摆的带动下，相当一部分原子能像旋转木马一样地旋转，但仍有一小部分固体保持着静止．在旋转部分与静止部分之间存在着无摩擦的特性。     

液体-液体相变与反常特性

绝大多数物质的液态密度随温度降低而增大,即常见的热胀冷缩现象.但存在一类物质,如水及第四主族的硅、锗等,其液态密度在一定温度范围内随温度的升高而增大,即密度反常现象.此外,该类物质还存在动力学反常(密度越大粒子运动越快)、热力学反常(热力学量的涨落随温度降低而升高)等其他反常特性.这类材料的化学性质千差万别,但却具有相似的物理反常特性.进一步的理论研究发现部分材料具有两种液态,即高密度液态和低密度液态,两者之间存在一级相变.因此,反常特性与液体-液体相变是否有直接关联是一个值得深入研究的课题.本文主要介绍了具有液体-液体相变的一类材料及其反常特性,包括高温高压下氢的液体-液体相变及其超临界现象,镓的反常特性及其与液体-液体相变的关联等.