物质有固态、液态、气态三种形态,那么火是什么状态呢?光呢? |
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因此,液体在重力场中呈现出具有自由表面的容器形状,而在微重力下,液体在自由表面内形成球体。 但是无论重力如何,液体都有固定的体积。 而在 气相 在它们中,分子力非常弱,很容易受到外部环境的影响。 气体可以填充容器并具有容器的形状和体积。至于相态,常规的三相不完全固定,里面有液体。 今天已经有十多种相态。受压力和温度的影响,同一种物质会呈现出不同的相态。 分子力影响相态 在超低温状态下,物质相称为低温状态,尤其是当温度接近绝对零时,由于原子的振动几乎停止,其性能会发生很大变化。 最经典的案例就是超导体,一种在低温下存在的独特物理状态,电阻几乎为零,因此具有完美的导电性。 随着现代物理学的发展,人们拥有的科学仪器和实验手段越来越多,我们发现的相也越来越多。 如超流体、玻色-爱因斯坦凝聚态、高能态等。 微相分离共聚物 虽然我们可以通过知识学习了解这些相态,但大多数应用场景都非常苛刻,我们在日常生活中接触的很少。 那么在我们平常的现象中,比如光和火焰,它们的相是什么? 什么是火焰 火与光 它们在现实生活中如此常见,伴随着人类生活的每一分钟,哪里有火焰,哪里就有光明。现在先说火的形式。 有火就有光 当我们想到火、固体、液体或气体的形式时,这些概念会在我们脑海中停留很长时间。火看起来像气体和液体,而不是固体,但它是什么? 简而言之,火是通常在高温下发光的炽热气体混合物中的化学反应。 但不同的混合物燃烧出不同的火焰,火的状态取决于燃烧的物质,而且几乎每一种火的化学成分都不同。 此外,火焰在燃烧过程中会不断消耗能量,最终燃烧殆尽。 计算机模拟等离子体微场 因此,它不会像固体、液体和气体那样无限期地以相同的状态存在。 火焰的能量释放,或者说它的温度,能够直观的展现出它自身的形态。 科学家现在将火归类为物质的第四种形式, 等离子体 . 但在那之前,人们只是不理会火焰,因为很难说出它是什么形状。 火焰的行为主要由于其温度或能量释放而被归类为等离子体。 等离子灯可以非常直观地表达等离子 等离子体的很大一部分是带电粒子、离子或电子。 这些带电粒子的存在使得等离子体不同于物质的其他基本状态,电子将有更多的“活动空间”围绕原子核,而不是像其他三相态那样具有固定的特定位置。 它比任何其他类型的物质更像是粒子云。虽然等离子体与气体有相似之处,但它们与气体有很大不同。 这是因为自由电子彼此之间缺乏亲和力,因此它们不会保持持续的物理接触。 这也意味着等离子体可以像液体或液体一样流动并在特定区域形成。 但为了能够构建等离子体,它必须满足 电离 换句话说,等离子体是一种电离气体,可以反射低频电磁波,例如无线电波。 火焰中的粒子活动影响电磁场的变化,足够强的火焰可以屏蔽电磁场。 这是因为足够多的带负电的电子和带正电的离子是局部游离的。 正如刚才所说,它们的物理行为是它们对进入的电场做出强烈反应并移动以抵消这些电场。 在这方面,它是一种定义更严格的气体。 不同阶段的运动表现 在火焰中,空气中的原子被电离,因为火焰的温度高到足以使原子碰撞并剥离电子。 所以在火焰中电离量取决于温度。此外,其他机制也可引起电离。 例如,在闪电中,高强度电流会引起电离,而在电离层中,阳光会引起电离。 考虑到这些方面,火焰必须在严格的标准下,即在温度梯度或温度范围内,才能被称为 等离子体 . 闪电本身会导致电离我们日常生活中经常见到的普通打火机、蜡烛等,其温度高达1500摄氏度,但这样的温度太低,无法产生大量离子。 所以在这方面这两种火焰都不是等离子。 值得一提的是,我们在火焰中看到的光和颜色是由于火焰中未充分燃烧的燃料颗粒,而不是由等离子火焰产生的。 这些粒子非常热,以至于它们会发光。因此,在化学实验中我们将火焰置于氧气充足的环境中,燃烧效果会更加炫目。 蜡烛不够热 有人可能会说极光和霓虹灯也是等离子。但是它们里面的气体很稀薄,每一个物质单位体积很小,无法产生宏观高温。 光性能 说完了火焰,让我们简单地讨论一下光,它是什么形式。 对于光,光的复杂程度不亚于火焰。而且它也是火焰的一部分。 物理定义中的光一般可以指任何波长的电磁辐射,例如伽马射线、X射线、微波或无线电波。 电磁光谱 然而,光的主要特性是强度和传播方向以及频率或波长谱和偏振。 可见光穿过光子(无质量粒子),光子代表电磁场的量子,可以分析为波和粒子。 电磁波由加速的带电粒子发射,然后这些波可以与其他带电粒子相互作用并对其施加力。 但光是如此复杂,以至于科学家们至今仍在激烈争论。为了解释光的本质,出现了波粒二象性理论。 但是让我们看看光源。我们提到了火焰中的自由带电粒子,它们的减速可以产生可见辐射。 不同的辐射带来的就是电磁波谱中显示的,任何电磁波都可以通过傅里叶分析表示为正弦单色波。 并且这些单色波可以分别归入电磁辐射光谱区域。 光子的能量产出还从另一个方面影响光。如果光子的波长或能量超过普朗克能量,就需要一种新的理论来描述它。 事实上,人类真正认识光只有300多年。随着物理系统的不断建设和完善,对光的研究也越来越广泛。 照片享受会更复杂 因此,描述光,必须严格细分描述环境。 比如可见光和不可见光,对光的描述更侧重于电磁波和电磁辐射。在量子物理学中,光被视为波和粒子的共同体。 物理学家现在意识到光不属于任何形式,电磁辐射在较低频率下表现得更像经典波,但在较高频率下更像经典粒子。 围绕着人类文明发展的火与光,从发现的第一天起,人们就注定要踏上永无止境的求知之旅。 返回搜狐,查看更多 |
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