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2020卡塔尔世界杯:物体硬度与温度有关吗?如果不是与什么有关?

2020卡塔尔世界杯:物体硬度与温度有关吗?如果不是与什么有关?

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2021-12-06 16:44 人民资讯

物体硬度与温度有关吗?如果不是与什么有关?

答:

与温度有关。

对于一种特定的物质,我们大可以取个极限。温度升到足够高的时候,大多数物质都会变成液态乃至气态,肯定比低温下的固体形式硬度低多了对吧。

不抖机灵,认真分析。硬度表征的是材料局部抵抗外界物体侵入表面的能力,分为划痕硬度和压入硬度。我们平常说的硬度一般是指划痕硬度,此处我们也采用这种理解。为简单,我们假设材料是原子规则排列的晶体,而不是排布杂乱的非晶体。在材料表面几个原子的厚度之内,原子致密而规则地排列,近邻的原子之间既彼此吸引又有相互排斥力,原子们处在合力为零的位置(此处可以复习高中物理人教版选修3-3)。

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分子间斥力、引力及合力示意,r₀处为原子的平衡位置

这时候如果外部尖锐物体试图侵入材料表面,就需要将原子向两侧挤压,这时材料表面总的能量会上升,由于材料趋向于能量最低的状态,因此会抵抗外部物体的入侵。原子间作用力越强,上升的能量就越多,抵抗外部物体侵入的能力就越强,也就是硬度越高。而原子间的作用力除了和原子种类(材料的种类)相关之外,还与原子之间的距离有关。温度上升,原子热运动加剧,原子间平均距离也增加。平均距离的增加导致相互作用强度的降低,因此硬度也下降。

(很好,现在我已经不认识“硬度”这两个字了(T_T)

by 藏痴

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