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物体除了常见的三态外还有什么态?

发布时间:2019-07-17 07:45 来源:未知 编辑:admin

  普通玻璃是固体吗?你一定会说,当然是固体。其实,它不是处于固态(结晶态)。对这一点,你一定会奇怪。

  你可以做一个实验,将玻璃放在火中加热,随温度逐渐升高,它先变软,然后逐步地熔化。也就是说玻璃没有一个固定的熔点。此外,它的物理性质也“各向同性”。这些都与晶体不同。

  经过研究,玻璃内部结构没有“空间点阵”特点,而与液态的结构类似。只不过“类晶区”彼此不能移动,造成玻璃没有流动性。我们将这种状态称为“非晶态”。

  严格地说,“非晶态固体”不属于固体,因为固体专指晶体;它可以看作一种极粘稠的液体。因此,“非晶态”可以作为另一种物态提出来。

  除普通玻璃外,“非晶态”固体还很多,常见的有橡胶、石蜡、天然树脂、沥青和高分子塑料等。

  “液晶”现在对我们已不陌生,它在电子表、计算器、手机、传呼机、微型电脑和电视机等的文字和图形显示上得到了广泛的应用。

  这种材料在一定温度范围内可以处于“液晶态”,就是既具有液体的流动性,又具有晶体在光学性质上的“各向异性”。它对外界因素(如热、电、光、压力等)的微小变化很敏感。我们正是利用这些特性,使它在许多方面得到应用。

  上述几种“物态”,在日常条件下我们都可以观察到。但是随着物理学实验技术的进步,在超高温、超低温、超高压等条件下,又发现了一些新“物态”。

  这是气体在约几百万度的极高温或在其它粒子强烈碰撞下所呈现出的物态,这时,电子从原子中游离出来而成为自由电子。等离子体就是一种被高度电离的气体,但是它又处于与“气态”不同的“物态”——“等离子态”。

  太阳及其它许多恒星是极炽热的星球,它们就是等离子体。宇宙内大部分物质都是等离子体。地球上也有等离子体:高空的电离层、闪电、极光等等。日光灯、水银灯里的电离气体则是人造的等离子体。

  在140万大气压下,物质的原子就可能被“压碎”。电子全部被“挤出”原子,形成电子气体,裸露的原子核紧密地排列,物质密度极大,这就是超固态。一块乒乓球大小的超固态物质,其质量至少在1000吨以上。

  已有充分的根据说明,质量较小的恒星发展到后期阶段的白矮星就处于这种超固态。它的平均密度是水的几万到一亿倍。

  在更高的温度和压力下,原子核也能被“压碎”。我们知道,原子核由中子和质子组成,在更高的温度和压力下质子吸收电子转化为中子,物质呈现出中子紧密排列的状态,称为“中子态”。

  已经确认,中等质量(1.44~2倍太阳质量)的恒星发展到后期阶段的“中子星”,是一种密度比白矮星还大的星球,它的物态就是“中子态”。

  更大质量恒星的后期,理论预言它们将演化为比中子星密度更大的“黑洞”,目前还没有直接的观测证实它的存在。至于 “黑洞”中的超高压作用下物质又呈现什么物态,目前一无所知,有待于今后的观测和研究。

  物质在高温、高压下出现了反常的物态,那么在低温、超低温下物质会不会也出现一些特殊的形态呢?下面讲到的两种物态就是这类情况。

  超导态是一些物质在超低温下出现的特殊物态。最先发现超导现象的,是荷兰物理学家卡麦林·昂纳斯(1853~1926年)。1911年夏天,他用水银做实验,发现温度降到4.173K的时候(约-269℃),水银开始失去电阻。接着他又发现许多材料都又有这种特性:在一定的临界温度(低温)下失去电阻(请阅读“低温和超导研究的进展”专题)。卡麦林·昂纳斯把某些物质在低温条件下表现出电阻等于零的现象称为“超导”。超导体所处的物态就是“超导态”,超导态在高效率输电、磁悬浮高速列车、高精度探测仪器等方面将会给人类带来极大的益处。

  超导态的发现,尤其是它奇特的性质,引起全世界的关注,人们纷纷投入了极大的力量研究超导,至今它仍是十分热门的科研课题。目前发现的超导材料主要是一些金属、合金和化合物,已不下几千种,它们各自对应有不同的“临界温度”,目前最高的“临界温度”已达到130K(约零下143摄氏度),各国科学家正在拼命努力向室温(300K或27℃)的临界温度冲刺。

  超流态是一种非常奇特的物理状态,目前所知,这种状态只发生在超低温下的个别物质上。

  1937年,前苏联物理学家彼得·列奥尼多维奇·卡皮察(1894~1984年)惊奇地发现,当液态氦的温度降到2.17K的时候,它就由原来液体的一般流动性突然变化为“超流动性”:它可以无任何阻碍地通过连气体都无法通过的极微小的孔或狭缝(线万分之一厘米),还可以沿着杯壁“爬”出杯口外。我们将具有超流动性的物态称为“超流态”。但是目前只发现低于2.17K的液态氦有这种物态。超流态下的物质结构,理论也在探索之中。

  上面介绍的只是迄今发现的10 种物态,有文献归纳说还存在着更多种类的物态,例如:超离子态、辐射场态、量子场态,限于篇幅,这里就不一一列举了。我们相信,随着科学的发展,我们一定会认识更多的物态,解开更多的谜,并利用它们奇特的性质造福于人类。

  等离子状态使指物质原子内的电子在高温下脱离原子核的吸引,使物质呈为正负带电粒子状态存在。

  在日常生活中,我们会遇到各种各样的物质.根据它们的状态,可以分为三大类,即固体、液体和气体.例如钢铁是固体,水是液体,而氧气是气体.任何一种物质,在一定条件下都能在这三种状态之间转变.以水为例,在一个标准大气压下,当温度降到0℃以下时,水开始变成冰.而当温度升到100℃时,水就会沸腾而变成水蒸汽.

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