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稳定态与非稳态的物理意义

时间:2022-03-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:  严格意义上,自然界不存在绝对的稳定态,所以稳定态与非稳态具有相对性,只是能态越高越不稳定的结论还是正确的。  对于非稳态而言,其实包含两个态,一个是亚稳态,另一个是激发态。亚稳态属介于稳定态与激发态之间的状态,既可以向高能态跃迁,也可以向低能态跃迁,前者需要吸收外界能量,后者则向外界释放能量。

  从物理学角度来看,任何物体都具有能量,不同的能量对应于不同的能态,能量越高,能态也越高。能态越高的物体,越容易向外界释放能量,处于越不稳定的状态;能态越低的物体,处于越稳定的状态,也很容易从外界获取能量。

  严格意义上,自然界不存在绝对的稳定态,所以稳定态与非稳态具有相对性,只是能态越高越不稳定的结论还是正确的。为了更好地理解二态的不同,需要与其他指标结合起来,譬如熵。系统能量越高,内部的无序度越大,对应的熵值也越大。

  对于稳定态而言,由于自身能量已经相对很低,继续向外界释放能量的几率相对较小,更多的是吸收外界能量,使自身能量不断增加,从而为向高能态跃迁不断积累能量。

  对于非稳态而言,其实包含两个态,一个是亚稳态,另一个是激发态。其中激发态属于能量相对特别高的状态,且很多时候这种能量属于快速聚集所致,表现出一种脉冲形态。虽然系统能量还可能继续增加而向着更高能态激发,但更可能的是向外释放能量使自身能量降低而回到相对低的能态。这个相对低的能态既可以仍然是激发态,也可以是一个亚稳态甚至稳定态。亚稳态属介于稳定态与激发态之间的状态,既可以向高能态跃迁,也可以向低能态跃迁,前者需要吸收外界能量,后者则向外界释放能量。可见,稳定态、亚稳态和激发态其实都不是物体所固定的状态,随着环境的改变,三者具有可以相互转换的特点,实现转变的条件便是能量的供给与流失。

  此外,由于系统本身质量的不同,在大小相同的能量作用下,各自会表现出不同的态改变。例如,同样传递1 000焦耳的热量或动能给质量分别为10克和1 000克的物体,其上升的温度或获得的动能具有很大的差异,如果属于使其向上运动的作用力的话,二者可以达到的高度也明显不同。所以,在考察物体状态及能否快速改变现有状态的时候,还必须考虑到其质量的大小及能否获得足够能量、获得能量的快慢等因素。


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