高中物理(選修3-3)第9章.固體液體和物態(tài)變化

第九章固體、液體和物態(tài)變化第1節(jié)、固體一、晶體和非晶體

1．晶體：具有規(guī)那么的幾何形點擊以下圖觀看動畫幾種晶體的形狀.swf

取一張云母薄片，在上面涂一層很薄的石蠟，然后用燒熱的鋼針去接觸云母片．觀察接觸點周圍的石蠟熔化后所成的形狀．再在玻璃片上做同樣的實驗.由此可知：〔1〕常見的晶體有：石英、云母、明礬、食鹽、硫酸銅、糖、味精等．〔2〕幾種常見晶體的規(guī)那么外形：食鹽的晶體呈立方體形；明礬的晶體呈八面體形；石英的晶體中間是一個六棱柱，兩端呈六棱錐；雪花是水蒸氣在空氣中凝華時形成的晶體，一般為六角形的規(guī)那么圖案．２．非晶體：沒有規(guī)那么的幾何形狀常見的非晶體有：玻璃、蜂蠟、松香、瀝青、橡膠等．松香瀝青3．晶體和非晶體的差異〔1〕在外形上：晶體具有規(guī)那么的幾何形狀，非晶體沒有規(guī)那么的幾何形狀．點擊以下圖觀看動畫了解晶體與非晶體的導熱性晶體非晶體的導熱性能.swf由此可知：〔2〕在物理性質上，晶體的物理性質與方向有關〔這種特性叫各向異性〕，非晶體的物理性質在各個方向是相同的〔這種特性叫各向同性〕．注意：①晶體具有各向異性，并不是每種晶體在各種物理性質上都表現出各向異性．云母導熱性上表現出顯著的各向異性，而有些晶體在導電性上表現出顯著的各向異性，如方鋁礦，有些晶體在光的折射上表現出顯著的各向異性，如方解石．②晶體有一定的熔點，非晶體沒有一定的熔點．4．晶體和非晶體間的轉化1．一種物質可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現，例如水晶．天然水晶是晶體，熔化后再凝結的水晶〔石英玻璃〕就是非晶體，即一種物質是晶體還是非晶體并不是絕對的．2．許多非晶體在一定的條件下可以轉化為晶體．3．在冷卻得足夠快和冷卻到足夠低的溫度時，幾乎所有的材料都能成為非晶體．1．單晶體：如果一個物體就是一個完整的晶體，這樣的晶體叫做單晶體．例如：雪花、食鹽小顆粒、單晶硅、單晶鍺等．2．多晶體：如果整個物體是由許多雜亂無章地排列著的小晶體組成的，這樣的物體叫做多晶體．其中的小晶體叫做晶粒．〔1〕多晶體沒有規(guī)那么的幾何形狀．〔2〕多晶體①不顯示各向異性．〔每一晶粒內部都是各向異性的〕．②有確定的熔點．固體是否有確定的熔點，可作為區(qū)分晶體非晶體的標志．二、單晶體和多晶體

3．多晶體和非晶體比較〔1〕多晶體和非晶體都沒有規(guī)那么的幾何形狀．〔2〕多晶體有一定的熔點，非晶體沒有一定的熔點．〔3〕多晶體和非晶體的一些物理性質都表現為各向同性．

晶體和非晶體在外形和物理性質上存在那么多的差異，這是為什么呢？1.組成晶體的物質微?！卜肿踊蛟?、離子〕依照一定的規(guī)律在空間中整齊地排列、晶體中物質微粒的相互作用很強,具有空間上的周期性．微粒的熱運動缺乏以克服它們的相互作用而遠離．微粒的熱運動表現為在一定的平衡位置附近不停地做微小的振動．三、晶體的微觀結構食鹽的晶體結構示意圖

食鹽的晶體是由鈉離子Na+和氯離子CI－組成的，它們等距離、交錯地排列在三組相互垂直的平行線上，因而食鹽具有正立方體的外形．(1)晶體外形的規(guī)那么性可以用物質微粒的規(guī)那么排列來解釋．(2)晶體的各向異性也是由晶體的內部結構決定的．以下圖表示在一個平面上晶體物質微粒的排列情況．從圖上可以看出，在沿不同方向所畫的等長直線AB、AC、AD上，物質微粒的數目不同．直線AB上物質微粒較多，直線AD上較少，直線AC上更少．正因為在不同方向上物質微粒的排列情況不同，才引起晶體的不同方向上物理性質的不同．

2.有的物質能夠生成種類不同的幾種晶體，是因為它們的物質微粒能夠形成不同的晶體結構．

例如，碳原子如果按圖甲那樣排列就成為石墨，按圖乙那樣排列就成為金剛石．

石墨是層狀結構，層與層之間距離較大，作用力較弱，沿著這個方向容易把石墨一層層地剝下．石墨的層狀結構決定了它的質地松軟，可以用來制作粉狀潤滑劑，也可以用來制作鉛筆心．

金剛石中碳原子間的作用力很強，所以金剛石有很大的硬度，可以用來切割玻璃．如果把它裝在鉆探機的鉆頭上，能夠鉆入堅硬的巖石內．

石墨的密度小，金剛石的密度大；石墨能導電，金剛石不能導電．例題：以下說法中正確的選項是A．常見的金屬材料都是多晶體B．只有非晶體才顯示各向同性C．但凡具有規(guī)那么天然幾何形狀的物體必定是單晶體D．多晶體不顯示各向異性〔A、C、D．〕解析：常見的金屬：金、銀、銅、鐵、鋁、錫、鉛等都是多晶體，選項A正確．因為非晶體和多晶體的物理性質都表現為各向同性，所以選項B錯誤，這項D正確．有天然規(guī)那么的幾何形狀的物體一定是單晶體，選項C正確．該題的正確答案為A、C、D．第2節(jié)、液體一.液體的微觀結構1、液體有一定的體積，不易被壓縮，這一特點跟固體—樣；另一方面又像氣體，沒有一定的形狀，具有流動性。2、液體的分子間距離大約為r0，相互作用較強，液體分子的熱運動主要表現為在平衡位置附近做微小的振動，這一點跟固體分子的運動情況類似。但液體分子沒有固定的平衡位置，它們在某一平衡位置附近振動一小段時間后，又轉到另一個平衡位置去振動。這就是液體具有流動性的原因。這一個特點明顯區(qū)別于固體。3、液體與非晶體的微觀結構很類似。非晶體隨著溫度的升高而逐漸軟化，流動性也逐漸增加。因此，有時把非晶體看作是過冷液體，而固體往往只專指晶體。一、液體的微觀結構二.液體的外表張力為什么葉面上的露珠，小水銀滴，總是球形的？為什么由滴管口緩慢流出的液體不是連續(xù)的液流而是連串的液滴？為什么一些昆蟲可以停在水面上而不致沉入水里？……二、液體的外表張力實驗1:現象:刺破棉線左側的薄膜，右側的薄膜就會收縮，使棉線向右彎成弧形；刺破棉線右側的薄膜，左側的薄膜就會收縮，使棉線向左彎成弧形．實驗2:現象:刺破棉線圈里的肥皂膜后，棉線圈外的薄膜就會收縮，使棉線圈張緊成圓形．液體的外表就好似張緊的橡皮膜一樣，具有收縮的趨勢．為什么液體外表具有收縮的趨勢呢？液體外表有一層跟氣體接觸的薄層，叫做外表層處于外表層的液體分子，一方面受到上方氣體分子作用，另一方面又受到下方液體分子作用。而液體分子比氣體分子的作用強，所以，外表層分子排列比液體內部要稀疏些，分子間距離較液體內部也大一點.在外表層里，分子間的距離大，分子間的相互作用表現為引力．如果在液面上劃一條分界線MN，把液面分為〔1〕和〔2〕兩局部，那么，由于外表層中分子間的引力，液面〔1〕對液面〔2〕有引力F1的作用，液面〔2〕對液面〔1〕有引力F2的作用，F1和F2大小相等、方向相反．像這種液面各局部間相互吸引的力，叫做外表張力．液體的外表張力使液面具有收縮的趨勢．在體積相等的各種形狀的物體中，球形物體的外表積最小，所以草葉上的露珠，小水銀滴等，都因外表張力使液面收縮而呈球形．三.浸潤和不浸潤放在潔凈的玻璃板上的一滴水，會附著在玻璃板上形成薄層．把一塊潔凈的玻璃片浸入水里再取出來，玻璃外表會沾上一層水．這種現象叫做浸潤

放在潔凈的玻璃板上的一滴水銀，能夠在玻璃板上滾來滾去，而不附著在上面．把一塊潔凈的玻璃片浸入水銀里再取出來，玻璃上也不附著水銀．這種現象叫做不浸潤對玻璃來說，水是浸潤液體．對玻璃來說，水銀是不浸潤液體．把浸潤液體裝在容器里，例如把水裝在玻璃容器里，由于水浸潤玻璃，器壁附近的液面向上彎曲．把不浸潤液體裝在容器里，例如把水銀裝在玻璃容器里，由于水銀不浸潤玻璃，器壁附近的液面向下彎曲．三、浸潤和不浸潤

同一種液體，對一些固體是浸潤的，對另一些固體是不浸潤的．水能浸潤玻璃，但不能浸潤石蠟．水銀不能浸潤玻璃，但能浸潤鉛．

我們用的毛巾都是用能被水浸潤的織物做成的．能夠用墨水在紙上寫字，是因為所用的紙被墨水浸潤．脫脂棉脫脂的目的，在于使它從不能被水浸潤變?yōu)榭梢员凰?，以便吸取藥水．各種游禽用嘴把由體內分泌出來的油脂涂在自己的羽毛上，使羽毛不被水浸潤．觀察浸潤液體和不浸潤液體在細管里發(fā)生的現象．

把幾根內徑不同的細玻璃管插入水中，可以看到管里的水面比容器里的水面高．管的內徑越小，管里的水面越高．如果把這些細玻璃管插入水銀中，發(fā)生的現象正好相反，管里的水銀面比容器里的水銀面低．管的內徑越小，管里的水銀面越低．浸潤液體在細管里上升的現象和不浸潤液體在細管里下降的現象，叫做毛細現象能夠發(fā)生毛細現象的管叫做毛細管四、毛細現象

毛巾吸汗，磚塊吸水，粉筆吸墨水，都是常見的毛細現象．在紙張、棉花、毛巾、粉筆、木材、土壤、磚塊等物體內部有許多細小的孔道，起著毛細管作用．原來，浸潤液體跟毛細管內壁接觸時，引起液面的彎曲，使液面變大．而外表張力的收縮作用要使液面減小，于是管內液體隨著上升，以減小液面．直到外表張力向上的拉引作用跟管內升高的液柱的重力到達平衡時，管內液體停止上升，穩(wěn)定在一定的高度．

應用:土壤里有很多毛細管，地下的水分可以沿著它們上升到地面．如果要保存地下的水分，就要把地面的土壤鋤松，破壞這些土壤里的毛細管．相反，如果想把地下的水分引上來，就不僅要保持土壤里的毛細管，而且還要使它們變得更細，這時就要用滾子壓緊土壤．防止:在建筑房屋的時候，在砌磚的地基上鋪一層油氈或涂過瀝青的厚紙，防止地下的水分沿著砸實的地基以及磚墻的毛細管上升，以使房屋保持枯燥．液晶態(tài)是介于固態(tài)和液態(tài)之間的中間態(tài)．一方面像液體具有流動性，另一方面又像晶體，分子在特定方向排列比較整齊，具有各向異性．人們把物質的這種狀態(tài)叫做液晶態(tài)，把處于這種狀態(tài)的物質叫做液晶．五、液晶組成晶體的物質微?！卜肿?，原子或離子〕依照一定的規(guī)律在空間有序排列，構成空間點陣，所以液晶表現為各向異性，液體卻表現分子排列無序性和流動性，液晶分子既保持排列有序性，保持各向異性，又可以自由移動，位置無序，因此也保持流動性。1.關于液體的外表張力的以下說法中正確的選項是〔

〕A、由于液體的外表張力使外表層內液體分子間的平均距離小于r0B、由于液體的外表張力使外表層內液體分子間的平均距離大于r0C、產生外表張力的原因是外表層內液體分子間只有引力沒有斥力D、外表張力使液體的外表有收縮的趨勢分析與解：由分子運動論可知：在液體與空氣接觸面附近的液體分子，液面上方的空氣分子對它們的作用極其微弱，所以它們根本上只受到液體內局部子的作用，因而在液面處便形成一個特殊的薄層，稱為外表層。在液體外表層內，分子的分布比液體內部稀疏，它們之間的距離r>r0，分子間作用力表現為引力，因此液體外表有收縮的趨勢。D2.以下現象中，由外表張力引起的現象是〔

〕A、酒精和水混合后體積減小B、水銀溫度計中的水銀柱的升或降C、荷葉上的小水球呈球形D、洗頭發(fā)時，當頭發(fā)浸泡在水中時呈散開狀，露出水面后頭發(fā)聚攏到一起分析與解

因為液體外表張力使液面具有收縮的趨勢，應選項C和D是正確的。酒精和水混合后體積減小，是由于分子間存在著空隙形成的。水銀柱的升降是由于水銀柱的熱脹和冷縮造成的。CD3.分別畫出細玻璃管中水銀柱和水柱上下外表的形狀4.液體和固體接觸時，附著層外表具有縮小的趨勢是因為：A.附著層里液體分子比液體內局部子稀疏；B.附著層里液體分子相互作用表現為引力；C.附著層里液體分子相互作用表現為斥力；D.固體分子對附著層里液體分子的引力比液體分子之間的引力強。分析：首先從題設中看出液體對固體來說是不浸潤的，而后再對附著層液體分子的作用進行研究。在出現不浸潤現象時，在附著層里出現了眼外表張力相似的收縮力，即引力。并且附著層里分子的分布，雖比起外表層要密一些，但比起液內還是要稀疏，所以附著層分子受引力比液內分子受引力要大些。AB5.分別畫出插入在水槽和水銀槽中的細玻璃管中液柱的大概位置：6.液體在毛細管中，液面上升是由于液體

層分子的

力和

層分子間的

相互作用的結果。當與上升液柱

相等時，液柱就不再上升。附著層、相斥、外表層、外表張力、重力。7.磚鋪的地面為什么容易返潮？要想把凝在衣料上面的蠟或油脂去掉，只要把兩層吸墨紙分別放在這局部衣料的上面和下面，然后用熨斗來熨就可以了．為什么這樣做可以去掉衣料上的蠟或油脂？

(因為土壤和磚塊里都有許多細小孔道，這些細小孔道起著毛細管的作用，土壤中的水可以通過這些毛細管上升到地面上來，所以容易返潮．)(放在衣料上、下的吸墨紙內有許多細小的孔道起著毛細管的作用．當蠟或油脂受熱熔化成液體后，由于毛細現象，它們就會被吸墨紙吸掉。)8.關于液晶以下說法正確的選項是〔〕A．液晶是液體和晶體的混合物

B．液晶分子在特定方向排列比較整齊，但不穩(wěn)定

C．電子手表中的液晶在外加電壓的影響下，能夠發(fā)光

D．所有物質在一定條件下都能成為液晶B9.液晶只存在于一定的溫度范圍以內，溫度低于這個溫度范圍的下限，液晶失去液體的流動性成為_________；溫度高于它的上限，液體變?yōu)楦飨蛲缘腳_______。(普通晶體，透明液體)第三節(jié)、飽和汽與飽和汽壓1.汽化：物質從液態(tài)變成氣態(tài)的過程2.蒸發(fā)：發(fā)生在液體外表，即液體分子由液體外表跑出去的過程3.影響蒸發(fā)的因素：外表積溫度通風說明：蒸發(fā)可使液體降溫液面氣壓上下一、蒸發(fā)與沸騰

4.沸騰：在一定大氣壓下，加熱液體到某一溫度時，在液體外表和內部同時發(fā)生的劇烈的汽化現象，相應的溫度叫沸點注：沸點與液面上氣體的壓強有關t/0Cp/kPa10020030050100150蒸發(fā)沸騰相同點不同點發(fā)生部位溫度條件劇烈程度溫度變化影響因素方式工程都是汽化現象，都能使液體變?yōu)闅怏w，都吸收熱量液面內部、液面同時進行任何溫度一定溫度〔沸點〕緩慢劇烈降低不變1.液體溫度的上下2.液體外表積的大小3.液體外表空氣流動的快慢4.液體汽壓的上下液面氣壓的上下問題：夏天用涼水擦身會感到涼爽，這是為什么？答:因為擦到身上的水蒸發(fā)要吸收熱量沸點與液面上氣體的壓強有關沸騰：在一定大氣壓下，加熱液體到某一溫度時，在液體外表和內部同時發(fā)生的劇烈的汽化現象，相應的溫度叫沸點1.飽和汽在密閉容器中的液體不斷的蒸發(fā)，液面上的蒸氣也不斷地凝結，當這兩個同時存在的過程到達動態(tài)平衡時，宏觀的蒸發(fā)也停止了，這種與液體處于動態(tài)平衡的蒸氣叫做飽和汽。2.未飽和汽：3.飽和汽壓：沒有到達飽和狀態(tài)的蒸氣在一定溫度下，飽和汽的分子數密度是一定的，因而飽和汽的壓強也是一定的，這個壓強叫做這種液體的飽和汽壓。二、飽和汽和飽和汽壓

說明：〔1〕飽和汽壓隨溫度的升高而增大?！?〕飽和汽壓與蒸氣所占的體積無關，也和這種體積中有無其他氣體無關?！?〕液體沸騰的條件就是飽和汽壓和外部壓強相等說明：〔1〕飽和汽壓隨溫度的升高而增大。溫度升高時,分子平均動能增大,單位時間內逸出液面的分子數增多,于是原來的動態(tài)平衡狀態(tài)被破壞,空間氣態(tài)分子密度逐漸增大,導致單位時間內返回的分子數增多,從而到達新的條件下的動態(tài)平衡.〔2〕飽和汽壓與蒸氣所占的體積無關，也和這種體積中有無其他氣體無關。a.往一個真空容器中注入液體,外表的上方形成飽和蒸汽時,外表的上方空間的氣壓就是飽和汽壓.b.往一個密閉的原來有空氣的容器中注入液體,外表的上方形成飽和蒸汽時,外表的上方空間的氣壓不等于飽和汽壓,而是飽和汽壓與空氣壓強的總和.c.液體的飽和汽壓只指這種氣體的分氣壓.〔2〕飽和汽壓與蒸氣所占的體積無關，也和這種體積中有無其他氣體無關?！?〕液體沸騰的條件就是飽和汽壓和外部壓強相等1.絕對濕度：空氣里所含水汽的壓強2.相對濕度：在某一溫度下，水蒸汽的壓強與同溫度下飽和汽壓的比，稱為空氣的相對濕度。相對濕度=水蒸汽的實際壓強同溫度下的飽和汽壓即B=ppsX100%三、空氣的濕度

3.濕度計：空氣的相對濕度常用濕度計來測量。常用的濕度計有干濕泡濕度計、毛發(fā)濕度計和濕度傳感器等第4節(jié)、物態(tài)變化中的