晶体学和相 (物质)

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晶体学和相 (物质)之间的区别

晶体学 vs. 相 (物质)

晶体学，又称结晶学，是一门以确定固体中原子（或离子）排列方式为目的的实验科学。“晶体学”（crystallography）一词原先仅指对各种晶体性质的研究，但随着人们对物质在微观尺度上认识的加深，其词义已大大扩充。 在X射线衍射晶体学提出之前（介绍见下文），人们对晶体的研究主要集中于晶体的点阵几何上，包括测量各晶面相对于理论参考坐标系（晶体坐标轴）的夹角，以及建立晶体点阵的对称关系等等。夹角的测量用测角仪完成。每个晶面在三维空间中的位置用它们在一个立体球面坐标“网”上的投影点（一般称为投影“极”）表示。坐标网的又根据不同取法分为Wolff网和Lambert网。将一个晶体的各个晶面对应的极点在坐标网上画出，并标出晶面相应的密勒指数，最终便可确定晶体的对称性关系。 现代晶体学研究主要通过分析晶体对各种电磁波束或粒子束的衍射图像来进行。辐射源除了最常用的X射线外，还包括电子束和中子束（根据德布罗意理论，这些基本粒子都具有波动性，参见条目波粒二象性），可以表现出和光波类似的性质）。晶体学家直接用辐射源的名字命名各种标定方法，如X射线衍射（常用英文缩写XRD），中子衍射和电子衍射。 以上三种辐射源与晶体学试样的作用方式有很大区别：X射线主要被原子（或离子）的最外层价电子所散射；电子由于带负电，会与包括原子核和核外电子在内的整个空间电荷分布场发生相互作用；中子不带电且质量较大，主要在与原子核发生碰撞时（碰撞的概率非常低）受到来自原子核的作用力；与此同时，由于中子自身的自旋磁矩不为零，它还会与原子（或离子）磁场相互作用。这三种不同的作用方式适应晶体学中不同方面的研究。. 假設一個系統是由一種物質均勻組成，擁有均勻的物理與化學性質，則稱這系統只具有一種相（Phase）。這是一種簡單的系統，稱為。更複雜的系統可能在某方面不均勻，這類系統稱為。在做分析時，可以將非均相系統分為幾個系統，每個系統都只具有一種相，都是均相系統。例如，經過仔細攪和後的溶液是均相系統，只具有一種相。又例如，在一個裝有水和冰塊的玻璃杯所組成的非均相系統中，水是一種相、冰塊也是一種相，水上方的潮濕空氣是另一種相，而玻璃杯又是另外一種相。 每一種相都是一種物质状态；但相和物质状态不同，在同一種物质状态中，可能會存在一種以上彼此不混溶的相。相有時會用來描述由相圖上的劃分出來的一組平衡狀態；在這裡，相邊界是由像壓力、溫度一類的狀態變數設定。相邊界很重要地關聯到在它兩邊的兩種相所對比出的性質差異。例如，由液體變成固體、由某一種晶體結構變為另一種晶體結構。.

奥氏体

奥氏体（Austenite）或ɣ-Fe，是鋼鐵的一種顯微組織，通常是ɣ-Fe中固溶少量碳的無磁性固溶體。奥氏体的晶体结构为面心立方，其溶碳能力较大，强度低，可塑性强，膨胀灵敏，无磁性，有一定韧性。沃斯田鐵的名稱是來自英國的冶金學家威廉·钱德勒·罗伯茨-奥斯汀。 铁素体在912°C至1394°C時會相變成沃斯田鐵，由體心立方的結構變成面心立方。沃斯田鐵強度較低，但其溶碳能力较大（1146°C時可以溶進2.04%的碳）。沃斯田鐵系列的不锈鋼常用於食品工業和外科手術器材。.

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固体

固體是物質存在的一種狀態，是四種基本物质状态之一。與液體和氣體相比，固體有固定的體積及形狀，形狀也不會隨著容器形狀而改變。固體的質地較液體及氣體堅硬，固體的原子之間有緊密的結合。固體可能是晶体，其空間排列是有規則的晶格排列（例如金屬及冰），也可能是無定形體，在空間上是不規則的排列（例如玻璃）。一般而言，固体是宏观物体，一个物体要达到一定的大小才能夠被称为固体，但是对其大小無明确的规定。 物理學中研究固體的分支稱為固体物理学，是凝聚态物理学的主要分支之一。材料科学探討各種常見固體的物理及化學特性。固體化學研究固體結構、性質、合成、表徵等的一門化學分支，也和一些固體材料的化學合成有關。.

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蒸发

蒸发是液体表面汽化的过程，與另一汽化過程「沸腾」不同的是，蒸發只會發生於液體的表面，而且可在任何溫度發生。在工业生产中，一般需要加热，可以在低于沸点时蒸发，也可以在沸点时进行沸腾蒸发。不同液体的沸点也不同，有的液体在沸点或低于沸点时会氧化或分解，需要进行减压蒸发（真空蒸发）。 蒸發的發生是由於液體粒子流動時互相發生不同程度的碰撞，這些碰撞使接近液體表面的粒子擁有足夠能量從液體中逃逸出去，做成蒸發現象。蒸發是水循環的重要途径，太陽的能量使海洋、湖泊裡的水，泥土中的水汽蒸發，形成雲。在水文學中，蒸發和蒸騰（植物葉片氣孔中水分的蒸發）合稱蒸散。 在蒸发時，液体表面會有數個平均自由程的蒸氣薄膜，稱為克努森層。.

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铁

铁是一种化学元素，它的化学符号是Fe，它的原子序数是26，它的相对原子质量是56。它是过渡金属的一种。铁是最常用的金属，是地球外核及內核的主要成份，是地殼上豐度第四高的元素和第二高的金屬。鐵常出現在类地行星中，因為鐵是高質量恆星核融合後的產物，鎳-56是放熱核融合反應的最後一個產物，之後會衰變成最常見的鐵同位素。 铁和其他8族元素相同，其氧化態範圍很廣，由−2到+6，但其中+2和+3是最常見的氧化態。在流星体及低氧的環境下，鐵會以单质的形式存在，但是鐵很容易和氧氣和水反應。鐵的表面是有光澤的銀灰色，但在空氣中鐵會反應生成水合的氧化鐵，一般稱為铁锈。許多金屬在氧化後會形成钝化的氧化層，保護內部的金屬不被氧化，但氧化鐵的密度較鐵要低，因此氧化鐵會剝落，無法保護內部的鐵不受腐蝕。.

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