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1、【分子物理学】物理学的一个学科。分子物理学从物质的微观结构的观点出发，研究气体、液体和固体的基本性质及其热现象的规律。如物体的体积，压强和温度之间的关系；物质的比热容；扩散、热传递、粘滞性等输运过程以及液体的表层性质，相平衡以及简单的相变过程。 【分子运动论】分子运动论是从物质的微观结构出发来阐述热现象规律的理论，例如它阐明了气体的温度是分子平均平动动能大小的标志，大量气体分子对容器器壁的碰撞而产生对容器壁的压强。此外，它还初步揭示了气体的扩散，热传递和粘滞现象的本质，并解释了许多气体实验定律，分子运动论的成就促进了统计物理学的进一步发展。【分子】由化学键结合起来的单个原子或一组原子，它是物质
2、中能独立存在并保持该物质一切化学性质的最小单位。例如，水分子是由两个氢原子和一个氧原子组成的（H2O）。像氯化钠那样的离子化合物并无明显的分子结构。氯化钠一般写成NaCl，但氯化钠晶体事实上是由氯离子（Cl-）和钠离子（Na+）有规则排列。构成物质的单位是多种多样的，或是原子（如金属）或是离子（如盐类）或是分子（如有机物）。为了简化，在中学物理中，一般把构成物质的单位统称为分子。用油膜法可以粗略地测定分子的大小。分子直径的数量级是10-10米。物理学中有各种不同的方法来测定分子的大小。用不同方法测出的分子的大小并不完全相同，但数量级是相符的。把分子看作小球，是分子运动论中对分子的简化模型，实际
3、上，分子有它复杂的内部结构。【阿伏伽德罗常数】是化学和物理学中的重要常数之一。1摩尔（简称摩，国际符号是mol）的任何物质，其中含有的粒子数相同。称为“阿伏伽德罗常数”。用“N”表示N=6.0220451023摩尔-1。此常数系意大利化学家阿伏伽德罗发现，因而得名。知道阿伏伽德罗常数，可算出水分子的质量mH2O=310-26千克。阿伏伽德罗常数是微观世界的一个重要常数，用分子运动论定量地研究热现象时经常要用到它，它是联系宏观世界和微观世界的桥梁。这一常数将摩尔质量或摩尔体积这种宏观物理量跟分子质量或分子大小这种微观物理量联系了起来。因此阿伏伽德罗常数相当重要。上述为其精确值，通常可取作N=6.
4、021023摩尔-1。【阿伏伽德罗定律】又称“阿伏伽德罗假说”。由压强公式和气体分子的平均平动动能与温度的关系，将得到气体压强的另一表达式：P=nKT这一公式表明，在相同的温度T和相同的压强P下，任何气体在相同的体积内所包含的分子数都相等。这一结论叫做“阿伏伽德罗定律”。如在标准状态（大气压值为标准大气压，温度T为273.15K）时，任何气体在1米3中含有的分子数都等于2.68761025个/米3。这个数值就称为洛喜密脱常数。由于1摩尔的任何气体所含分子数都相等，所以阿伏伽德罗定律也可表述为：在相同的温度和相同的压强下，1摩尔的任何气体所占有的体积都相同。这一定律仅对理想气体才严格正确。【物态
5、】亦称“聚集态”。是物质分子集合的状态，是实物存在的形式，在通常条件下，物质有三种不同的聚集态：固态、液态和气态，即平常所说的物质三态。固态和液态，统称为凝聚态。它们在一定的条件下可以平衡共存，也可以相互转变。例如，在一个标准大气压，0时，冰、水混合物可以平衡共存，当温度和压强变化时，该混合物可以完全变成水，或完全结成冰。除上述物质三态外，近年来我们还把“等离子体”称为物质的第四态，把存在于地球内部的超高压、高温状态的物质称为物质的第五态。此外还有超导态和超流态。【固体】凡具有一定体积和形态的物体称为“固体”，它是物质存在的基本状态之一。组成固体的分子之间的距离很小，分子之间的作用力很大，绝大
6、多数分子只能在平衡位置附近作无规则振动，所以固体能保持一定的体积和形状。在受到不太大的外力作用时，其体积和形状改变很小。当撤去外力的作用，能恢复原状的物体称弹性体，不能完全恢复的称塑性体。构成固体的粒子可以是原子、离子或分子，这些粒子都有固定的平衡位置。但由于这些粒子的排列方式不同，固体又可分为两类，即晶体和非晶体。如果粒子的排列具有规则的几何形状，在空间是三维重复排列，这样的物质叫晶体，如金属、食盐、金刚石等。如果组成固体的粒子杂乱堆积，分布混乱，这样的物质叫非晶体。如玻璃、石蜡、沥青等。晶体有一定的熔点，而非晶体却没有固定的熔解温度。非晶体的熔解和凝固过程是随温度的改变而逐渐完成的。它的固
7、态和液态之间没有明显的界限。【液体】液体的分子结构介于固体与气体之间，它有一定的体积，却没有一定的形状。液体的形状决定于容器的形状。在外力作用下，液体被压缩性小，不易改变其体积，但流动性较大。由于受重力的作用，液面呈水平面，即和重力相垂直的表面。从微观结构来看，液体分子之间的距离要比气体分子之间的距离小得多，所以液体分子彼此之间是受分子力约束的，在一般情况下分子不容易逃逸。液体分子一般只在平衡位置附近作无规则振动，在振动过程中各分子的能量将发生变化。当某些分子的能量大到一定程度时，将作相对的移动改变它的平衡位置，所以液体具有流动性。液体在任何温度下都能蒸发，若加热到沸点时迅速变为气体。若将液体
8、冷却，则在凝固点凝结为固体（晶体）或逐渐失去流动性。【气体】是物质三种聚集状态之一。气体分子间的距离很大，分子间的相互作用力很小，彼此之间不能约束，所以气体分子的运动速度较快，因此它的体积和形状都随着容器而改变。气体分子都在作无规则的热运动，在它们之间没有发生碰撞（或碰撞器壁）之前，气体分子作匀速直线运动，只有在彼此之间发生碰撞时，才改变运动的方向和运动速度的大小。由于和器壁碰撞而产生压强，因此温度越高、分子运动越剧烈，压强就越大。又因为气体分子间的距离远远大于分子本身的体积，所以气体的密度较小，且很容易被压缩。任何气体都可以用降低温度或在临界温度以下压缩气体体积的方法使它变为液体。所以，对一
9、定量的气体而言，它既没有一定的体积，也没有一定的形状，它总是充满盛它的容器。根据阿伏伽德罗定律，各种气体在相同的温度和压强下，在相同的体积里所包含的分子数都相同。【晶体】具有规则几何形状的固体。其内部结构中的原子、离子或分子都在空间呈有规则的三维重复排列而组成一定型式的晶格。这种排列称为晶体结构。晶体点阵是晶体粒子所在位置的点在空间的排列。相应地在外形上表现为一定形状的几何多面体，这是它的宏观特性。同一种晶体的外形不完全一样，但却有共同的特点。各相应晶面间的夹角恒定不变，这条规律称为晶面角守恒定律，它是晶体学中重要的定律之一，是鉴别各种矿石的依据。晶体的一个基本特性是各向异性，即在各个不同的方
10、向上具有不同的物理性质，如力学性质（硬度、弹性模量等等）、热学性质（热膨胀系数、导热系数等等）、电学性质（介电常数、电阻率等等）光学性质（吸收系数、折射率等等）。例如，外力作用在云母的结晶薄片上，沿平行于薄片的平面很容易裂开，但在薄片上裂开则非易事。岩盐则容易裂成立方体。这种易于劈裂的平面称为解理面。在云母片上涂层薄石蜡，用烧热的钢针触云母片的反面，便会以接触点为中心，逐渐化成椭圆形，说明云母在不同方向上导热系数不同。晶体的热膨胀也具各向异性，如石墨加热时沿某些方向膨胀，沿另一些方向收缩。晶体的另一基本特点是有一定的熔点，不同的晶体有它不相同的熔点。且在熔解过程中温度保持不变。对晶体微观结构的
11、认识是随生产和科学的发展而逐渐深入的。1860年就有人设想晶体是由原子规则排列而成的，1912年劳埃用X射线衍射现象证实这一假设。现在已能用电子显微镜对晶体内部结构进行观察和照相，更有力地证明假想的正确性。【非晶体】指组成它的原子或离子不是作有规律排列的固态物质。如玻璃、松脂、沥青、橡胶、塑料、人造丝等都是非晶体。从本质上说，非晶体是粘滞性很大的液体。解理面的存在说明晶体在不同方向上具有不同的力学性质，非晶体破碎时因各向同性而没有解理面，例如，玻璃碎片的形状就是任意的。若在玻璃上涂一薄层石蜡，用烧热的钢针触及背面，则以触点为中心，将见到熔化的石蜡成圆形。这说明导热系数相同。非晶体没有固定的熔点
12、，随着温度升高，物质首先变软，然后由稠逐渐变稀，成为流体。具有一定的熔点是一切晶体的宏观特性，也是晶体和非晶体的主要区别。晶体和非晶体之间是可以转化的。许多物质存在的形式，可能是晶体，也可能是非晶体。将水晶熔化后使其冷却，即成非晶体的石英玻璃，它的转化过程需要一定的条件。【各向同性】亦称均质性。物理性质不随量度方向变化的特性。即沿物体不同方向所测得的性能，显示出同样的数值。如所有的气体、液体（液晶除外）以及非晶质物质都显示各向同性。例如，金属和岩石虽然没有规则的几何外形，各方向的物理性质也都相同，但因为它们是由许多晶粒构成的，实质上它们是晶体，也具有一定的熔点。由于晶粒在空间方位上排列是无规则
13、的，所以金属的整体表现出各向同性。【各向异性】亦称非均质性。物理性质随量度的方向而变化的通性，称为各向异性。各向异性是晶体的重要特征之一。即在各个不同的方向上具有不同的物理性质，如力学、热学、电学、光学性质等。参见“晶体”条。【多晶体】由许多晶体（称为晶料）构成的物体，称多晶体。一块晶体是由许多小的晶粒聚合起来组成的。每一晶粒又由许多原子构成。原子在每一晶粒中作有规则的整齐排列，各个晶粒中原子的排列方式都是相同的。但是在一块晶体中，各个晶粒的取向彼此不同，晶粒与晶粒之间并没有按照一定的规则排列。尽管每个晶粒内部原子排列很整齐，但由于一块晶体内部各个晶粒的排列不规则，总的来看是杂乱无章的，这样的
14、多晶体不能用来制造晶体管。例如多晶硅可用来拉制单晶，称为单晶硅。掺有特定微量杂质的单晶硅，可制成大功率晶体管、整流器及太阳能电池等。【单晶体】简称“单晶”。单个晶体构成的物体。在单晶体中所有晶胞均呈相同的位向。单晶体具有各向异性。自然界存在的单晶，如金刚石的晶体等。亦可由人工将多晶体拉制成单晶体，如电子器件中所用的锗及硅的单晶体。【解理面】晶体中易于劈裂的平面称为“解理面”。凡显露在晶体外表的晶面往往是一些解理面。例如，云母结晶薄片，在外力作用下很容易沿平行于薄片的平面裂开，石膏也容易沿一定方向裂成薄片，岩盐则容易裂成立方体。解理面的存在，说明晶体在不同方向上具有不同的力学性质。非晶体破碎时因各向同性而没有解理面，例如，玻璃碎片形状就是完全任意的。【结合力】晶体中粒子之间存在着相互作用力，这种力称为“结合力”。这种力使粒子规则地聚集在一起形成空间点阵，使晶体具有弹性、具有确定的熔点和熔解热，决定晶体的热膨胀系数等等。因此结合力是决定晶体性质的一个主要因素。可从四种典型的结合力（离子键、共价键、范德瓦耳斯键和金属键）的本质和有关结合力的规律来进一步探讨。
