§2 均匀聚集状态的条件

物质形成均匀聚集状态需要一定的条件，这些必要条件可以归纳为：

1. 有足够多的组元。如果只有少数几个组元，就谈不上聚集成一种相。所讨论系统包含的组元数应该远大于 10。

2. 有足够大的体积。以便可以通过组元间的相互作用充分交换能量和动量达到热平衡。对于液态和气态等组元在其中可以自由运动的系统，体积的半径应该远大于组元在其中运动时的平均自由路程。这个条件的物理含义是，当一个组元穿过整个体积时，将要经历相当多次和其他组元的碰撞。对于晶体和非晶体等固态，组元的位置运动范围受到很强的约束限制，则体积的半径应远大于相邻组元间的平均距离。

3. 有足够长的存活时间。以便可以通过组元间的充分多次相互作用实现热平衡。对于组元在其中可以自由运动的系统，存活时间应远大于相继两次碰撞平均间隔的时间。当组元的位置、运动范围受到很强的约束限制时， 存活时间应远大于组元以平均速率运动到相邻组元处所需的时间。

如果这三个条件都得到满足，这个多组元系统就可形成一个较为均匀稳定的聚集状态，即形成一个相。

原子的半径量级为 1 埃。一般的固态和液态中两个相邻分子、原子或离

子间距离的量级也是 1 埃，常温下气体中相邻分子平均距离的量级是 10 埃。一般即使固体或液体，其半径至少要达到几十埃的量级，才有可能形成一个相。只有在超高压下才可能在更小的体积内形成一个相。这是组元为分子、原子或离子时所给出的限制。考虑半径为十分之一毫米的小水珠，从宏观的尺度来看这是一个很小的体积，可以很容易地估算出其中约包含有 14 亿亿个水分子，其中所有的组元数当然足够多了；体积也足够大了；其中水分子以平均每秒几百米的速度运动，这样即使是一百万分之一秒也已经是足够长的存活时间，足够使这小水珠形成一个有确定温度的均匀的稳定的水珠。