物體硬度與溫度有關嗎?如果不是與什麼有關?
答:
與溫度有關。
對於一種特定的物質,我們大可以取個極限。溫度升到足夠高的時候,大多數物質都會變成液態乃至氣態,肯定比低溫下的固體形式硬度低多了對吧。
不抖機靈,認真分析。硬度表徵的是材料區域性抵抗外界物體侵入表面的能力,分為劃痕硬度和壓入硬度。我們平常說的硬度一般是指劃痕硬度,此處我們也採用這種理解。為簡單,我們假設材料是原子規則排列的晶體,而不是排布雜亂的非晶體。在材料表面幾個原子的厚度之內,原子緻密而規則地排列,近鄰的原子之間既彼此吸引又有相互排斥力,原子們處在合力為零的位置(此處可以複習高中物理人教版選修3-3)。
分子間斥力、引力及合力示意,r₀處為原子的平衡位置
這時候如果外部尖銳物體試圖侵入材料表面,就需要將原子向兩側擠壓,這時材料表面總的能量會上升,由於材料趨向於能量最低的狀態,因此會抵抗外部物體的入侵。原子間作用力越強,上升的能量就越多,抵抗外部物體侵入的能力就越強,也就是硬度越高。而原子間的作用力除了和原子種類(材料的種類)相關之外,還與原子之間的距離有關。溫度上升,原子熱運動加劇,原子間平均距離也增加。平均距離的增加導致相互作用強度的降低,因此硬度也下降。
(很好,現在我已經不認識“硬度”這兩個字了(T_T)
by 藏痴