為什麼固體不容易變形?

時間 2021-05-07 21:53:07

1樓:小侯飛氘

拋開大力出奇蹟的極端情況,固體的形狀和體積確實不能輕易改變。而液體容易改變形狀,但不能改變體積。氣體則可以任意改變體積和形狀。

簡單來說,這是因為固體中的原子排列緊湊,原子的運動幅度小,原子基本上被「鎖死」在固定位置。液體裡的原子排列依然緊湊,但原子運動幅度大,可以四處流動。氣體分子則沒有具體的排列形式,可以幾乎不受限制的到處運動。

典型的原子間相互作用如下圖所示,橫軸是兩個原子之間的距離,縱軸是能量。原子受到的力,總是指向能量降低的方向。

因此,當原子A和原子B靠的太近時,AB之間互相排斥。而當A和B分開太遠時,AB之間就變成相互吸引。

這麼看,AB之間的距離應該穩定在曲線的最低點。但原子是處於不斷的運動當中的,而原子運動的能量,則會讓他們偏離曲線最低點。

這就好比你把乙個彈珠放在鍋裡,然後來回晃動鍋,彈珠也會在鍋底附近來回晃動(說平底鍋的泥奏凱)。而原子晃動的劇烈程度,從巨集觀上來看,就是溫度。

通常情況下,能量-距離曲線並不對稱,原子間相互靠近比較困難,分開卻容易些。因此,當溫度上公升,原子運動的幅度增大,原子間的平均距離是增大的。

當溫度低時,原子被緊緊束縛在能量最低點附近,只能做小幅度的振動,此時原子的排列是非常緊密的,例如一顆金屬顆粒在原子尺度上看是這樣的:

可以看到,固體中的原子都被「鎖死」了。這一點體現在巨集觀上,就是固體不容易變形。

當溫度逐漸公升高,熱振動開始部分的擺脫原子間的束縛,原子間的距離可以在較大的範圍內波動。此時,原子不再被「鎖死」在某個具體的位置,而是不規則的移動了起來。這個時候,固體就融化成了液體。

液體中的原子是可以到處流動的,但這個流動依然是有限制的,需要和周圍的原子保持一定的距離,不能離得太遠。巨集觀上看,就是液體能夠變形,但不容易改變體積。

固體公升溫變成液體

把液體繼續加熱,原子的運動幅度進一步增大,直到完全擺脫相互之間的束縛。這個時候液體就氣化成了氣體。

氣體分子之間的距離通常較遠,即使偶爾碰撞在一起,較大的動能也會讓分子互相彈開。因此,氣體分子可以幾乎不受限制的移動。巨集觀上看,就是氣體既能改變形狀,也能改變體積。

2樓:slwn

固體存在的基礎是晶格,晶格的形態是離散的,不能連續變形,所以有一定的保形狀能力。不超過彈性極限的應力,只能讓晶格發生彈性變形,而不是形態改變。

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