基础与物质的状态

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想象一只杯子里同时盛着冰块和水。伸手进去,冰的每一处摸上去都一样——又硬又冷——水的每一处也都一样,但两者显然是不同的东西,中间有一道分明的界线。这每一块均匀的区域,正是物理学家所说的相。

相,是物质中的一部分,它在物理性质和原子排列上处处均匀——内部各处密度相同、结构相同、行为相同。固、液、气是日常的相,但单一一种物质可以有许多相:单是水的冰,在不同压强下就有十几种晶相。从一个相变到另一个相,比如冰熔成水,就是相变,它常在某个特定的温度或压强处骤然发生。

这之所以重要,是因为材料处于哪一个相,几乎决定了它一切有用的特性,而掌控相正是烹饪、冶金和电子学的核心。一个常见的混淆是把「相」和「状态」混为一谈:「状态」是宽松的日常用词,「相」则是更精确的术语——因为固体这一种状态,可以包含好几个晶体结构不同的、彼此分明的相。

纯铁在加热时会悄悄变相:在约912摄氏度以下,它的原子坐在一种立方排列里,而在此之上,它们重排成另一种立方堆积——这是一种隐藏的固—固相变,铁匠正是利用它来强化钢材。

固态铁不止一个相,差别在于原子如何堆积。

相不一定非得是固、液、气:磁体、超导体、液晶也都是不同的相,它们由内部的有序方式来界定,而非由「会不会流动」来界定。

又称
phase of matter物相物相