高中物理知識全解 3.3 固體、液體和物態(tài)變化

1、高中物理知識全解 3.3 固體、液體和物態(tài)變化一：固體固體的分類固體分為晶體和非晶體兩類。1、晶體注意：晶體包含單晶體和多晶體，但一般所說的晶體又往往是特指單晶體的意思，因此要根據(jù)具體問題來理解問題中所說晶體的真正含義。例：可以說晶體有規(guī)則的幾何外形，有各向異性；但不能說晶體一定有規(guī)則的幾何外形，一定有各向異性。因為前者所說的晶體是特指單晶體，而后者所說的晶體包含單晶體和多晶體。單晶體：單晶體的原子（或分子、離子）排列規(guī)律相同，晶格位相一致。單晶體有三個特性：（1）有規(guī)則的幾何外形。（2）有固定的熔點。（3）有各向異性的特點。例：石英、云母、明礬、食鹽、硫酸銅、蔗糖、味精等顆粒都是單晶體。注意

2、：單晶體的各向異性是指晶格的不同方向，原子排列的周期性和疏密程度不盡相同，由此導(dǎo)致單晶體在不同方向的物理化學(xué)特性也不同，這就是單晶體的各向異性。單晶體的各向異性具體表現(xiàn)在單晶體不同方向上的彈性模量、硬度、斷裂抗力、屈服強度、熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱性、電阻率、電位移矢量、電極化強度、磁化率和折射率等是不同的。注意：單晶體的規(guī)則幾何外形是自發(fā)形成的，有些固體盡管有規(guī)則的幾何外形，但由于不是自發(fā)形成的，所以不屬于晶體。例：將玻璃加工成有規(guī)則的固體后還是非晶體。多晶體：由大量單晶體雜亂無章地組合而成，單晶體本身有規(guī)則結(jié)構(gòu)，但它們組合成多晶體時的排列方式是無規(guī)則的，因此多晶體沒有確定的幾何外形，表現(xiàn)為各向同性

3、。多晶體具有固定的熔點。例：常見的金屬是多晶體。例：由許多食鹽單晶體粘在一起而成的大塊食鹽是多晶體。2、非晶體：非晶體微觀空間的原子（或分子、離子）排列，只是近程有序，遠(yuǎn)程無序，無周期性規(guī)律。非晶體沒有確定的幾何外形、沒有固定的熔點、表現(xiàn)為各向同性。例：玻璃、蜂蠟、松香、瀝青、橡膠等都是非晶體。注意：多晶體和非晶體的各向同性是指多晶體和非晶體沿各個方向的物理性質(zhì)都相同。注意：晶體在熔化過程中，吸收熱量，溫度不變；非晶體在熔化過程中，吸收熱量，溫度升高。晶體在熔化過程中是固液共存的，不會先軟化再變稀，而非晶體在熔化過程中先變軟后變稀。【例題】在甲、乙、丙三種固體薄片上涂上蠟，由燒熱的針接觸其上一

4、點，蠟熔化的范圍如下圖甲、乙、丙所示，而甲、乙、丙三種固體在熔解過程中溫度隨加熱時間變化的關(guān)系如下圖丁所示 （ ） A甲、乙為非晶體，丙是晶體 B甲、丙為晶體，乙是非晶體C甲、丙為非晶體，丙是晶體 D甲為多晶體，乙為非晶體，丙為單晶體晶體的微觀結(jié)構(gòu)晶體微觀空間的原子（或分子、離子）排列，無論是近程還是遠(yuǎn)程，都是周期性有序結(jié)構(gòu)。注意：晶體微觀空間的原子（或分子、離子）并不是靜止不動的，而是在各自的平衡位置附近不停地振動。1、有些物質(zhì)在不同的條件下能夠生成不同的晶體，那是因為組成它們的微粒能夠按照不同規(guī)則在空間分布。例：碳原子在空間按不同的規(guī)則排列可以構(gòu)成石墨或金剛石。2、物質(zhì)是晶體還是非晶體，并

5、不是絕對的。例：天然的水晶是晶體，而熔化以后再凝固的水晶（即石英玻璃）就是非晶體。例：有些非晶體在一定的條件下可以轉(zhuǎn)化為晶體?！纠}】晶體在熔化過程中所吸收的熱量，主要用于 （ ）A破壞空間點陣結(jié)構(gòu)，增加分子動能，不改變體積 B破壞空間點陣結(jié)構(gòu)，增加分子勢能，改變體積C重新排列空間點陣結(jié)構(gòu)，增加分子勢能，同時增加分子動能和改變體積D重新排列空間點陣結(jié)構(gòu)，但不增加分子勢能和動能，也不改變體積【例題】關(guān)于晶體和非晶體，下列說法正確的是（ ）晶體可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷w；反之，非晶體也可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫w，只要滿足一些特定條件。同種物質(zhì)可以生成不同的晶體，它們的物理性質(zhì)不同，但化學(xué)性質(zhì)相同。具有各向同性的物體，可

6、以斷定它不是單晶體。具有特定熔點的物體，可以斷定它是單晶體。二：液體液體的微觀結(jié)構(gòu)液體分子的排列近程有序，遠(yuǎn)程無序，無周期性規(guī)律，液體具有一定體積，沒有固定的形狀，易流動，各向同性，分子間相互作用力比固體分子間的相互作用力要小。實際上，非晶體的微觀結(jié)構(gòu)跟液體非常相似，所以嚴(yán)格說來，只有晶體才能叫做真正的固體。液體的表面張力作用于液體表面,使液體表面繃緊的力,稱為液體表面張力。它產(chǎn)生的原因是：液體跟氣體接觸的表面存在一個薄層,叫做表面層。在液體內(nèi)部，分子間的距離在左右，而在表面層分子比較稀疏,分子間的距離大于,分子間的相互作用表現(xiàn)為引力，它的作用是使液體表面繃緊，所以叫做液體表面張力。例：當(dāng)液體

7、與大氣接觸時，液體表面層內(nèi)的分子所受其它分子作用力的合力總是指向液體內(nèi)部。浸潤和不浸潤一種液體會潤濕某種固體并附著在這種固體的表面上，這種現(xiàn)象叫浸潤。一種液體不會潤濕某種固體，也不會附著在這種固體的表面上，這種現(xiàn)象叫不浸潤。（例：水可以浸潤玻璃，但水不能浸潤蜂蠟或石蠟）浸潤和不浸潤也是分子力作用的表現(xiàn)。當(dāng)液體與固體接觸時，接觸的位置形成一個液體薄層，叫做附著層。附著層的液體分子可能比液體內(nèi)部稀疏，也可能比液體內(nèi)部更密，這取決于液體和液體所接觸的固體兩種分子的性質(zhì)。如果附著層的液體分子比液體內(nèi)部稀疏，也就是說附著層內(nèi)的分子間的距離大于，附著層內(nèi)的分子間的作用力表現(xiàn)為引力，附著層有收縮的趨勢，這樣

8、的液體與固體之間表現(xiàn)為不浸潤。如果附著層的液體分子比液體內(nèi)部更密，也就是說附著層內(nèi)的分子間的距離小于，附著層內(nèi)的分子間的作用力表現(xiàn)為斥力，附著層有擴展的趨勢，這樣的液體與固體之間表現(xiàn)為浸潤毛細(xì)現(xiàn)象浸潤液體在細(xì)管中上升的現(xiàn)象和不浸潤液體在細(xì)管中下降的現(xiàn)象，稱為毛細(xì)現(xiàn)象。1、浸潤液體在毛細(xì)管中上升（例如：水和玻璃細(xì)管），液面成凹月面型，液體附著在器壁，液體表面張力使其液面凹陷。2、不浸潤液體在毛細(xì)管中下降（例如：水銀和玻璃細(xì)管），液面成凸月面型，液體不附著在器壁，液體表面張力使其液面凸出。注意：由浸潤與不浸潤原理理解毛細(xì)現(xiàn)象。液晶天然存在的液晶并不多，多數(shù)液晶是人工合成的，目前已達(dá)5000多種。1

9、物理性質(zhì)I、具有液體的流動性；II、具有晶體的各向異性；III、在某個方向上看其分子排列比較整齊，但從另一方向看，分子的排列是雜亂無章的2應(yīng)用 I、利用液晶上加電壓時，旋光特性消失，實現(xiàn)顯示功能，如電子手表、計算器、微電腦等II、利用溫度改變時，液晶顏色會發(fā)生改變的性質(zhì)來測溫度【例題】關(guān)于液晶，下列說法中正確的是（ ）A液晶是一種晶體 B液晶分子的空間排列是穩(wěn)定的，具有各向異性C液晶的光學(xué)性質(zhì)隨溫度的變化而變化 D液晶的光學(xué)性質(zhì)不隨溫度的變化而變化答案：C三：飽和汽與飽和汽壓汽化汽化：物質(zhì)由液態(tài)變成氣態(tài)的過程叫汽化。1、汽化有兩種方式：蒸發(fā)和沸騰。2、液體在沸騰過程中要不斷吸熱，但溫度保持不變

10、，這一溫度叫沸點。不同物質(zhì)的沸點是不同的。而且沸點與大氣壓有關(guān)，大氣壓越大，沸點也就越高。飽和汽與飽和汽壓飽和汽：與液體處于動態(tài)平衡的蒸汽叫做飽和汽。沒有達(dá)到飽和狀態(tài)的蒸汽叫做未飽和汽。飽和汽壓：在一定溫度下，飽和汽的壓強是一定的，叫做飽和汽壓。未飽和汽的壓強小于飽和汽壓。1、飽和汽壓只是指空氣中這種液體蒸汽的分氣壓，與其它氣體的壓強無關(guān)。2、飽和汽壓與溫度和物質(zhì)種類有關(guān)。【例題】以下說法正確的是（ ）A滿足能量守恒定律的宏觀過程都是可以自發(fā)進行的 B熵是物體內(nèi)分子運動無序程度的量度C若容器中用活塞封閉著剛好飽和的一些水汽，當(dāng)保持溫度不變向下緩慢壓活塞時，水汽的質(zhì)量減少，密度不變D當(dāng)分子間距離

11、增大時，分子間引力增大，而分子間斥力減小空氣濕度空氣的絕對濕度：用空氣中所含水蒸氣的壓強來表示的濕度叫做空氣的絕對濕度。空氣的相對濕度：空氣中水蒸氣的壓強（P1）與同一溫度時水的飽和汽壓(PS)的比值叫做空氣的相對濕度。即空氣的相對濕度(B)為： B=(P1/PS)×100% 空氣的濕度是表示空氣潮濕程度的物理量，但影響蒸發(fā)快慢以及影響人們對干爽與潮濕感受的因素，不是空氣中水蒸氣的絕對數(shù)量，而是空氣中水蒸氣的壓強與同一溫度下水的飽和汽壓的差距。所以與絕對濕度相比，相對濕度能更有效的描述空氣的潮濕程度。【例題】小強將相機由室外帶到室內(nèi)時，發(fā)現(xiàn)鏡頭上蒙上了一層霧，說明室內(nèi)水蒸氣的壓強相對

12、室外溫度，超過了其對應(yīng)的_，此時室內(nèi)濕度相對室外的濕度_100%答案：飽和汽壓；達(dá)到甚至超過濕度計過去常用的濕度計有干濕泡濕度計和毛發(fā)濕度計，現(xiàn)代濕度計多使用傳感器測量濕度。四：物態(tài)變化中的能量交換熔化熱1、熔化：物質(zhì)從固態(tài)變成液態(tài)的過程叫熔化（而從液態(tài)變成固態(tài)的過程叫凝固）。注意：晶體在熔化和凝固的過程中溫度不變，同一種晶體的熔點和凝固點相同；而非晶體在熔化過程中溫度不斷升高，凝固的過程中溫度不斷降低。2、熔化熱：某種晶體熔化過程中所需的能量(Q)與其質(zhì)量(m)之比叫做這種晶體的熔化熱。I、用表示晶體的熔化熱，則=Q/m ，在國際單位中熔化熱的單位是焦?fàn)?千克（J/Kg）。II、晶體在熔化過程中吸收熱量增大分子勢能，破壞晶體結(jié)構(gòu)，變?yōu)橐簯B(tài)。所以熔化熱與晶體的質(zhì)量無關(guān)，只取決于晶體的種類。III、一定質(zhì)量的晶體，熔化時吸收的熱量與凝固時放出的熱量相等。注意：非晶體在熔化的過程中溫度會不斷變化，而不同溫度下非晶體由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)時吸收的熱量是不同的，所以非晶體沒有確定的熔化熱。汽化熱1、汽化：物質(zhì)從液態(tài)變成氣態(tài)的過程叫汽化（而從氣態(tài)變成液態(tài)的過程叫液化）。2、汽化熱：某種液體汽化成同溫度的氣體時所需要的能量（Q）與其質(zhì)量(m)之比叫這種物質(zhì)在這一溫度下的汽化熱。用L表示汽化熱，則L=Q/m ，在國際單位制中汽化熱的單位是焦?fàn)?千克（J/