基礎與物質的狀態

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想象一隻杯子裡同時盛著冰塊和水。伸手進去,冰的每一處摸上去都一樣——又硬又冷——水的每一處也都一樣,但兩者顯然是不同的東西,中間有一道分明的界線。這每一塊均勻的區域,正是物理學家所說的相。

相,是物質中的一部分,它在物理性質和原子排列上處處均勻——內部各處密度相同、結構相同、行為相同。固、液、氣是日常的相,但單一一種物質可以有許多相:單是水的冰,在不同壓強下就有十幾種晶相。從一個相變到另一個相,比如冰熔成水,就是相變,它常在某個特定的溫度或壓強處驟然發生。

這之所以重要,是因為材料處於哪一個相,幾乎決定了它一切有用的特性,而掌控相正是烹飪、冶金和電子學的核心。一個常見的混淆是把「相」和「狀態」混為一談:「狀態」是寬鬆的日常用詞,「相」則是更精確的術語——因為固體這一種狀態,可以包含好幾個晶體結構不同的、彼此分明的相。

純鐵在加熱時會悄悄變相:在約912攝氏度以下,它的原子坐在一種立方排列裡,而在此之上,它們重排成另一種立方堆積——這是一種隱藏的固—固相變,鐵匠正是利用它來強化鋼材。

固態鐵不止一個相,差別在於原子如何堆積。

相不一定非得是固、液、氣:磁體、超導體、液晶也都是不同的相,它們由內部的有序方式來界定,而非由「會不會流動」來界定。

又稱
phase of matter物相物相