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我们已经讲过微观的结构，涉及了从planck尺度，一直到原子和分子这样一个尺度，那么接下来我们将进入到，宏观和宇观这样一个物理的尺度。 相比于微观而言，那么这样一个系统的粒子数目，就非常非常的多了，对于这样一个多粒子系统的话，我们就很自然得来考察，它的这样一个物态或者说物相。 比方说由离子，原子，分子它可以组成物质不同存在的形式，它可能有不同的结构 有不同的特性，那么这样一种不同的结构和不同的特性它会表现为物态，它可能在一定的温度和压强下，有相对稳定的这样一种性质的。 这种状态，那么对于这样一些物态，它跟物质的微观层面上的事情紧密相关，比如像坚硬的冰，铁以及河流内部的水的流动，以及中子星它的一些奇异的性质。 那么都会跟它的物态性质，跟它微观层面上所发生的事情相关 所以说从某种意义上来讲，我们所考察一些宏观的天体的结构，它的性质，实际上也跟它内部的微观现象或者物理过程紧密相连。 在自然界当中存在有四个基本的物态，也是我们大家非常非常熟悉的固，液，气以及了解的稍微少一点的等离子体这样的态。 我们可以通过加热来实现从固，液，气到等离子态，这样一个相变发生的过程 当然还有一些，我们了解的稍微少一点的，比如奇特的玻色-爱因斯坦凝聚态，超导，超流状态，还有这样一个量子力学效应起作用的，这样一个简并物质状态，还有夸克，胶子，等离子体态。 那么在这里我们以固体为例，固体它可以形成晶体，非晶体以及准晶体 我们在这里，以这样一个氯化钠的晶体为例，显然氯化钠晶体它是一种稳定的结构，它是可以形成晶格点阵的结构。 那么它离子与离子之间，会存在有这样一个力的作用，当然它内部的这种原子或者离子它会，通常的情况下它会满足一种平衡，那么当这样一个满足平衡的时候，或者说原子偏离它平衡位置不远的时候，我们可以给出它所对应的这样一个势能的形式。 就如图当中所表达 在接近的时候它可能会表现，成为一种排斥的相互作用，在远离的时候它会表现成为，这样一个吸引的相互作用，就像我们这样一个弹簧一样。 所以说通过这样一种，类似于微小弹簧这种价键，或者这种相互作用，来形成这样一种晶格点阵这样的结构。 所以我们直观想象，如果要把这样一个晶格点阵的结构，把它破坏掉的话，我们就要破坏它库仑相互作用，如果我们把它破坏掉了，也就破坏了这样一种固态的结构，那么破坏了实现的方式有哪些？ 显然加热就是一种方式，所以我们可以通过加热让冰变成水，除了加热之外，我们还可以通过施加压力，也可以实现这样一个过程。 所以说这实际上就是我们所看到的，通过加热升温，我们可以把这样一种固态变为液态变成气态，最后变成等离子体态。 那么在这里问大家一个问题 如果要你将一块冰给它切开，同时又不把它分成两半，你如何来实现它呢？ 那么像这样一个问题，可能是一个中学生或者小学生，我们可以问到的问题？ 我们可以把一个冰块，把它水平放在桌面上，那么把一个铁丝压在冰块上面，在它两端悬挂重物，那么过了一段时间之后我们就会发现，这样一个铁丝，它可以穿过这样一个冰块，那么像这样一个过程是如何来解释呢？ 因为我们悬挂有铁丝，而铁丝悬挂有重物，所以说作用在这个冰块上，有很大的压强，因为有压强的存在，它会使冰的融点会降低，所以说它会使得冰液化了，所以铁丝就可以往下不断不断的运行可以切割这样一个冰块。 那么我们在这里会进一步来问，为什么增加压强，就可以使冰的融点来降低呢？ 那么对于这样一个融点的问题的解答，最早在1910年的时候，Lindemann就给予了解释，他说随着温度地增加，原子或离子振动的动能会增加，振幅也会增加，当振幅大到一定的程度的时候，相邻原子之间就会重合，它就会使得这样一个固体，会产生流通，会变成液态，所以融化就开始了。 所以我们可以引入这样一个融点，或者说融化的温度，当这样一个玻耳兹曼常数乘以温度，那么这代表一个能量，融点能，当这个融点能跟这样一个库仑能。 Z平方e平方除以这个间距相当，这个相当跟这样一个库仑能，满足某一定的关系的时候，那么融化就可以开始了。 那么这个是多少呢？ 当这样一个融点能，或者说当这样一个振动能，达到库仑能的1/170，也就是我们这里所引用的β的参数，那么这样一个固体它就会变为液体，它就可以融化掉。 我们引入了这样一个融点的概念之后，我们又如何来理解，通过加压使融点降低呢？ 在这里我们可以试着简单来理解，我们可以来关注一下压强它的量纲，压强它实际上是压力除以，这样一个压力所作用的面积，我们把这样一个分式的上面和下面，统统给它乘以一个长度的量纲，那么压力乘以长度代表着做功，就是能量。 面积乘以长度，那么就是体积的这样一个单位，所以说压强它的量纲对应的是，能量除以体积，所以压强它实际上是一个，能量密度的这样一个概念，所以说我们对一个物体施加于压强，那么实际上也就是等效于，在单位体积给赋予一定的能量。 所以说作用在某一些固体上，它会使得它融点降低，当然或许在某些情况下，它并非使它融点降低那么它会表现为可以把某些固体，把它碾磨成粉状。 所以我们可以看到，冰川可以流动，所以我们在日常生活当中，可以把一个图钉摁向这样一个墙面，那么实际上是在，这都是因为这样一个原因在起作用，所以这实际上我们了解了这样一个物相压强的概念。 |
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