資源簡介

核外電子的運動與相變
?忽視核外電子的規(guī)律運動,司空見慣的相變成了困惑人們的自然之謎。?
?摘要：核外電子隨著溫度的規(guī)律的運動是相變的直接原因。
（1）價和電子在平面穩(wěn)定運轉，伴生的價磁力指向穩(wěn)定，物質呈固態(tài)。
（2）價和電子在窄小空間范圍扭曲運轉，伴生的價磁力方向不穩(wěn)，物體塑性增加。
（3）價和電子在大范圍空間扭曲運轉，伴生的價磁力方晃動，物質呈液態(tài)。
（4）價和電子在空間呈球面繞行運轉，價和電子包圍整個球面，價磁力沒有了方向，球面電子與相鄰的球面電子相斥，使分子球之間推開距離，物質呈氣態(tài)。
關鍵詞： 奧斯特實驗 小磁針 伴生 德布羅意波
?
[事實] 隨著溫度升高，一般物體都是由固體相變成液體，由液體相變成氣體。
所有純凈物質都有其固定的熔點、沸點；水在０℃結冰、１００℃沸騰；錫在2００℃電烙鐵下就能熔化成液態(tài)，烙鐵拿開，錫又立刻凝結成固體，溫度與物質狀態(tài)、特性相依相存。
?
[分析] 物質的相變與總是與溫度精確的對應，千百年來人們不斷在思索，溫度是如何導致這樣的變化？溫度是怎樣起作用的？這極具規(guī)律的對應絕不會是偶然的、孤立的。這有規(guī)律的變化必然源于且服從更深層的規(guī)則的運動。這個規(guī)則的運動，就是核外電子的規(guī)律的運動。
核外電子隨著溫度的規(guī)律的運動是相變的直接原因。
在J 1 章我們談到溫度實質上就是核外電子運轉的速度。核外電子速率加快，宏觀的表現就是溫度升高。溫度升高到一定的程度，水能沸騰；鋼鐵能熔化，物質發(fā)生了相變。難道電子的快速運動就能導致這樣的相變、如何導致相變？
相變雖然與溫度直接相關，然而只有達到了某一特定值，相變才能發(fā)生，這是一個從量變到質變的過程，也是物質的內聚力急劇變化的過程，核外電子的規(guī)律運動導演了熔化的全過程，電子的規(guī)律運動是如何導致物質的內聚力的變化？
?
我們學過力有三要素：大小、方向、作用點。在物質的內部，構成物質的內力同樣存在這三要素，而且這三要素在物質的相態(tài)上起著至關重要的作用。
在金屬固體內部，價和電子在穩(wěn)定的平面軌道上運轉，價磁力方向與軌道平面垂直、力的方向十分穩(wěn)定，各結構元的價磁力相互吸引，調適在固定的位置，所有力的作用點專一，力的三要素穩(wěn)定，于是就形成了這固體的穩(wěn)定結構。
?
溫度升高，價和電子速率加快、運轉半徑加大，造成了物體的熱脹。然而溫升并不能使價和運轉半徑一味地加大，因為物體的內聚力很大，限制運轉半徑的增大。于是，加熱到一定的溫度時，急需加快速率的價和電子只得越出原來的運轉平面，在原線路平面上下一定的區(qū)間進行空間的扭曲運轉，這樣線路加長，速度快形成了價和電子由平面到扭曲的三維運轉。如圖5-1。
溫度升高，價和電子運轉線路的扭曲，導致與運轉線路垂直的價磁力方向也發(fā)生扭曲晃動，從而使得伴生的價磁力方向在一定角度范圍內晃動。價磁力方向紊亂，也導致了相鄰的結構元的價磁力方向的紊亂，這樣紊亂的價磁力使得結構元之間的引力不穩(wěn)，在外力的作用下容易換位移動，宏觀的表現是物體此時受到外力時很容易變形，物體的剛性降低、塑性增加。內聚力晃動，遇外力時，結構元之間容易移動換位，于是物體塑性增加，趁熱打鐵就是這個道理。
?
當溫度達到熔點，價和電子的速率更高，運行的扭轉的區(qū)域更大，導致價磁力的方向大幅搖晃、作用點更加紊亂，結構元之間失去了定向價磁力的支持，同時又受到側向電子間斥力的干擾。于是結構元在物質內換位、滾動、轉向、重組。原來的金屬物體內力的穩(wěn)定完全瓦解，剛性徹底消失——物體熔化了，相變成了液體。
?
　　 1）固體 （2）塑性增加 （3）液體 （4）氣體
圖5-1 價和電子運動的線路與物質的相態(tài)
?
如圖，外橢圓表示橄欖狀球體，陰影表示價和電子在空間扭轉運動的區(qū)域。
（1）價和電子在平面穩(wěn)定運轉，伴生的價磁力指向穩(wěn)定，物質呈固態(tài)。
（2）價和電子在窄小空間范圍扭曲運轉，伴生的價磁力方向不穩(wěn)，物體塑性增加。
（3）價和電子在大范圍空間扭曲運轉，伴生的價磁力方晃動，物質呈液態(tài)。
（4）價和電子在空間呈球面繞行運轉，價和電子包圍整個球面，價磁力沒有了方向，球面電子與相鄰的球面電子相斥，使分子球之間推開距離，物質呈氣態(tài)。
?
這樣，熔化的過程已經明朗了：溫度升高，導致了價和電子的運動速率加快并由平面進入到空間，形成了扭曲運轉，從而使得價磁力方向紊亂，結構元之間喪失了定向的穩(wěn)定的力的連接，物質的內力大降，連自身的結構都支撐不了。宏觀的表現就是物體喪失了穩(wěn)固的結構——坍塌、熔化成了液體。
　　
??? 需說明的是：在液體內部，物質仍然以結構元的形式存在，這些結構元成鏈、成團、成環(huán)時合時分，不能形成整齊連續(xù)的架體結構，但物質內仍有較強的價和力、價磁力（但方向紊亂、瞬變），正是如此才構成了液體的內聚力、構成了液體分子的布朗運動、構成了液體表面張力。溫度降低時液體內結構元間價磁力相對穩(wěn)定、結構元間聚合力增大(鏈長團大) ，宏觀的表現就是粘度增大、表面張力增大。
在熔化過程中，最先受熱的部分結構元的價磁力方向的紊亂，激化和干擾了鄰近的結構元也必須加快價和電子的速率以適應這種變化，電子加快速率必須吸收熱量（吸收周圍物質的電磁波輻射，使周圍物質降溫），宏觀的表現則是熔化時的吸熱現象。化雪時氣溫降低就是由這種吸熱所導致的。
?
凝固是熔化的逆過程，是由于溫度的降低，物質由液態(tài)相變成固態(tài)的過程。簡述為：溫度降低，價和電子速率下降，運轉線路由空間扭曲進入到穩(wěn)定平面，價磁力方向趨向穩(wěn)定，結構元之間的位置相對固定，宏觀的表現就是凝固。
凝固時立交的價和電子降低速率歸順到穩(wěn)定平面，穩(wěn)定的價磁力使電子的運轉穩(wěn)定并相互同步、相互適應，所以不需要太多的能量維持運轉，于是多余的能量就以熱量的形式釋放，這就是凝固時的放熱現象，釋放的就是相變潛熱。
?
[反思] 一百年來，核外電子無規(guī)律的電子云理論是不可逾越的雷池，而物質的相變與溫度有著直接的聯(lián)系，于是研究相變的學者都把眼光投向了分子的熱運動，從聲子（原子的振動）入手研究相變，因為聲子可能隨溫度變化，但又要遵循原子的無規(guī)則振動的理論。無規(guī)則的熱運動如何能導致這有規(guī)律的變化？熱是怎樣使得分子運動的？相變?yōu)槭裁磿刑赜械墓潭ǖ臏囟赛c？想從無規(guī)則中研究出有規(guī)律的相變，可能嗎？于是司空見慣的相變就成了困惑人們的自然之謎。

展開更多......

收起↑