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物质的液态、固态漫谈

 泰荣林黑皮 2020-07-25
雙月:

一剪闲愁:
看不懂

笑嘻嘻吃酒:
双月得说明一下。

雙月:

这是英俄科学家宣称可能已找到计算液体最小可能粘度的方程式,据称是流体力学重大突破,论文我还在看,作者认为自己这个研究是自然界低能物理的一个极限,有实际应用价值。

笑嘻嘻吃酒:
最小丶液体?液体的界定呢?液体固体气体的界定,我挺乱的好像。

雙月:
最小可能粘度,受到任意小的剪切力就可以变形的物质就是流体,流体分液体和气体。区分它们的方式,就是气体能够充满任意的空间,而液体具有一定的体积。通常,液体是一种不可压缩流体,而气体可压缩。更严谨的表达是加上有一定体积不能充满密闭容器这个条件。

笑嘻嘻吃酒:
哦,这个讲得很确定,玻璃也算液体吧?好像哪里有这么讲过,固液气的分类很牛顿。

雙月:
玻璃比较复杂。玻璃是原子运动的很慢的液体,从原子尺度上来看,液体的原子不停地在动。然而玻璃里面的原子移动极其缓慢,要比我们一般说的液体中的原子运动慢20—30个量级。

笑嘻嘻吃酒:
如果时间尺度足够大,任意小的力量也能分割固体吧?冷焊现象可以为例证。

雙月:

但从分子动力学和热力学来说,玻璃其实也可以同时被看作高粘度的液体以及无定形的固体。
关于玻璃是怎样流动的,还是凝聚态物理和材料科学的未解之谜,所以虽然有几个猜想,但并没有给出定论。

笑嘻嘻吃酒:
所以我一直对固液气的定义挺混乱的。

雙月:
其实在某些科学或工程标准下区分液体还是固体的标准就是看有没有结晶,玻璃是没有结晶的,所有固体都是有结晶的。所以松香、石蜡、橡皮泥也是液体。

笑嘻嘻吃酒:
密封容器中的固体液体,一样能在空间里弥散一定程度的原子。这与气体只有程度差异。如果以结晶与否认识差别,也就是分子结构问题吧。

雙月:
但我们又有非晶态固体这个说法,所以全看定义了。你可以把玻璃理解为一种即非固体也非液体的中间状态,还有一个很不严谨的描述玻璃的词,叫过冷液体。一些人认为玻璃实际上是一种过冷的液体,因为它冷却时不存在一级相变。

笑嘻嘻吃酒:
三体的概念恐怕是障碍而非工具,太粗疏了。

雙月:
但在过冷的液态和玻璃态之间有一个二阶转变,所以还是可以区分的,因而这个表述并不严谨。我们最早认知固态物质和液态物质的时候,还没有这么多分子物理和原子物理的尺度。

笑嘻嘻吃酒:
这个三体加等离子体其实可以用激发态表述啊!常态是固体,激发而液气等离子。

雙月:
不能这样讲,原子能量最低的态是基态,一切比基态能量高的态都是激发态。

笑嘻嘻吃酒:
基态能量因原子结构而不同,我刚才是用五行观点看三态,这可能有问题。基态是基于环境而定,在超冷超高压行星上,金属氢不就是常态吗?

雙月:
在化学和物理上,基态有比较严格的定义。原子及分子、离子中电子的运动状态不同时,原子(分子、离子)的能量也不同。这里的运动状态,指的是电子在各轨道中的排布形式。其中,能量最低的状态叫基态,其余的都叫激发态。

笑嘻嘻吃酒:

不同的温压下,基态不同吧?我们确定的基态仅仅是地表标准的。

雙月:

比如一个碳原子内部有6个电子,在1s轨道中,有2个电子,自旋方向相反。
2p能级中,有三个轨道,有两个电子,它们处于其中两个2p轨道中,且自旋方向相同,那么就是基态碳原子

笑嘻嘻吃酒:
基态是个相对标准还是绝对标准呢?

雙月:
对原子来说,是个绝对标准。只要2p能级中的2个电子自旋方向相反,那么它就变成了激发态。

笑嘻嘻吃酒:
这个存疑。

雙月:
即便它们仍然处于不同的2p轨道,基态原子的能量是最低的,且是唯一的状态。

笑嘻嘻吃酒:
我的地表碳单质为基态。

雙月:
激发态就包括很多状态。

笑嘻嘻吃酒:
换个钻石行星,基态便不是这样。

雙月:
阿伏伽德罗常量的定义中,是基态的碳-12原子。电离能,是气态的基态原子。我们讲化学键能的定义中,是气态的基态原子,基态是微观尺度。

笑嘻嘻吃酒:
聚而固,离而坤兑。在后天八卦的认识论上,固体是基态。

雙月:
也就是说,其他条件先不论,当原子处于它的理论能量最低点时,就是基态。

笑嘻嘻吃酒:
当然,我这说法也绝对化了。

雙月:
不是,我可能没说清楚。基态不是描述物质状态的,基态是描述原子状态的。固态液态是原子排列的问题,固态一般会形成晶体结构,所以固态是基态这个说法的问题在于,两者的描述对象都不同。

笑嘻嘻吃酒:
问题是基态由温度压力这个外部条件决定的啊!只有相对基态,而无绝对基态。碳单质以什么形式为常,这是温压决定的。

雙月:
我刚刚也举了几个在气态下原子呈现基态的例子。

笑嘻嘻吃酒:
氢气而论

雙月:
然后以波尔半径和里德堡能量作特征尺度和特征能量替换了awD,最后把这个公式计算结果拿来和试验粘度对比了一下,发现确实是和某一压力下的最小粘度在一个量级。其实只是一个量级估计而已,作者自己也叫它特征粘度,这又是一个没什么实际意义的概念,抛出来博下眼球而已。理论物理很难做出新东西,就天天搞这种理论估值、计算的代换。

笑嘻嘻吃酒:
绝对零度附近,凝滞度为零,隧穿效应明显。

来源  东方文化群

时间  2020.5.19

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