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一种材料是晶体还是非晶体并不是绝对的,许多非晶体在一定条件下可以转化为晶体。例如古老建筑中的窗玻璃就经常出现局部的结晶状态。另外,人们发现,只要冷却得足够快并冷却到足够低的温度,几乎所有的材料都能成为非晶体。晶体又有单晶体和多晶体之分。一个食盐小颗粒是单晶体,许多食盐的单晶体粘在一起成了个大盐块,这就是食盐的多晶体。一般说来,如果整个物体是由许多杂乱无章排列着的单晶体组成的,这样的物体就叫多晶体。多晶体通常没有规则的几何形状,各方向的物理xing质也相同,但是仍有确定的熔点。ri常见到的各种金属都是多晶体。把纯铁做成的样品放在显微镜下观察,可以看到它是由许多晶粒组成的。因为多晶体的机构特点使它的xing质介于单晶体和非晶体之间。
为什么们晶体和非晶体有这么多差异呢?这样从晶体的微观结构中寻找答案:
组成晶体的物质微粒(分子、原子或离子)的确依照一定的规律在空间中整齐地排列着。因此晶体中物质微粒间的相互作用力很强,微粒的热运动不足以克服它们的相互作用而使粒子远离,微粒的热运动表现为在一定的平衡位置附近的微小振动。非晶体内部物质微粒的排列是不规则的,所以非晶体没有规则的外形。
有的物质能够生成几种不同的晶体,这是因为组成这种物质的微粒可以按几种不同的方式形成不同的晶体结构。碳原子按照不同的排列可以形成金刚石和石墨。金刚石中碳原子间的作用力很强,所以金刚石具有很大的硬度。石墨中碳原子组成层状结构,各层间的距离比较大,相互作用力比较弱,所以质地松软。
可见物质的微观结构(能量状况)对物质的物理xing质和化学xing质产生极大的影响。
我们可以定义一个概念能量稳定度来描述不同物态、不同结构物质xing质的一个渐变关系。
能量稳定度是指由物质内部结构决定的物质xing质的稳定程度,它表现在同一等级上等量的能量对物质结构和xing质改变的多少。如果一定量能量作用于a,B两物体,而a物体的xing质和结构改变较小,就说a物体比B物体具有更高的能量稳定度。
由此,我们可以将不同物质的能量稳定度通过一个表来表示。
物质能量稳定度表
普通物质级气体
液体
固体非晶体
多晶体
单晶体
分子结构级
原子结构级
原子核结构级
……
指能量稳定度更高
这个表想要说明的是:一般说来,物质的机构越小,越微观,其能量稳定度就越高。意味着物质的微观结构越来越稳定,相比较下需要更多的能量才能改变。
2。物质的运动和转化
(1)物理变化
*1行星绕恒星运转
举太阳系中的地球为例,这种状况非常类似于经典的原子模型。不同在于地球在一个十分确定的轨道上绕太阳运转。太阳和地球之间有非常大的万有引力,而地球本身又在不停运动具有动能,而动能的存在维持着太阳和地球的相互位置和关系,所以在太阳和地球之间的包含着势能,太阳和地球之间的万有引力越强,那么势能就越强。由于并没有外来强大的外来能量干扰,地球的运转轨道是地球的动能和势能之间达到平衡的结果,而地球的动能和势能几乎从不受到影响以至于这个轨道是如此得恒定和jīng确。
在实际情况中还要考虑地球和其他行星之间的影响,但原理不会有太大的变化。可以说还是太阳系的能量关系,决定了太阳与不同行星之间的相互位置和关系。
*2地球表面的物体的升降运动
相比起地球的质量和体积来说,地球表面的很多物体实在是非常的小,因此大部分都被紧紧地束缚在地球表面上,但是在某些情况下,物体可以离开地球表面,到较高一点的地方去。举向天空抛小球为例:我将手中的小球抛向天空,我的化学能转化成为手的机械能再转化成为小球的动能,然后小球飞了出去。在上升过程中,小球的动能不断转化成为势能,直到在最高点小球的动能为0而重力势能达到最大,它开始下降做zi yóu落体运动。在zi yóu落体运动中,它的重力势能不断减小,动能不断增大,它的速度越来越快最后“轰”砸在地上,则此时动能最大势能最小。能量最终又传给大地。在这个过程中,能量由我传给小球,小球经过转化最终把能量传给大地(中间有一些能量传给了空气)。这个过程符合质能守恒定律。