第九章.固体液体和物态变化

第1节固体一、晶体和非晶体1．晶体：具有规则的几何形食盐石英雪花单晶冰糖多晶冰糖（1）常见的晶体有：石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、糖、味精等．（2）几种常见晶体的规则外形：食盐的晶体呈立方体形；明矾的晶体呈八面体形；石英的晶体中间是一个六棱柱，两端呈六棱锥；雪花是水蒸气在空气中凝华时形成的晶体，一般为六角形的规则图案．２．非晶体：没有规则的几何形状常见的非晶体有：玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等．松香沥青3．晶体和非晶体的差异晶体非晶体外形上有规则几何形状无规则几何形状熔点有确定的熔点无确定的熔点物理性质各向异性各项同性各向异性：晶体的物理性质与方向有关（导电、导热等）各向同性：非晶体的物理性质在各个方向是相同的各向异性：晶体的物理性质与方向有关（导电、导热等）各向同性：非晶体的物理性质在各个方向是相同的4．晶体和非晶体间的转化1．一种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，例如水晶．天然水晶是晶体，熔化后再凝结的水晶（石英玻璃）就是非晶体，即一种物质是晶体还是非晶体并不是绝对的．2．许多非晶体在一定的条件下可以转化为晶体．3．在冷却得足够快和冷却到足够低的温度时，几乎所有的材料都能成为非晶体．1．单晶体：如果一个物体就是一个完整的晶体，这样的晶体叫做单晶体．例如：雪花、食盐小颗粒、单晶硅、单晶锗等．2．多晶体：如果整个物体是由许多杂乱无章地排列着的小晶体组成的，这样的物体叫做多晶体．其中的小晶体叫做晶粒．（1）多晶体没有规则的几何形状．（2）多晶体①不显示各向异性．（每一晶粒内部都是各向异性的）．②有确定的熔点．•固体是否有确定的熔点，可作为区分晶体非晶体的标志．二、单晶体和多晶体3．多晶体和非晶体比较（1）多晶体和非晶体都没有规则的几何形状．（2）多晶体有一定的熔点，非晶体没有一定的熔点．（3）多晶体和非晶体的一些物理性质都表现为各向同性．1.具有空间上的周期性食盐的晶体是由钠离子Na+和氯离子CI－组成的，它们等距离、交错地排列在三组相互垂直的平行线上，因而食盐具有正立方体的外形．(1)晶体外形的规则性可以用物质微粒的规则排列来解释．三、晶体的微观结构2.有的物质能够生成种类不同的几种晶体，是因为它们的物质微粒能够形成不同的晶体结构．例如，碳原子如果按图甲那样排列就成为石墨，按图乙那样排列就成为金刚石．石墨是层状结构，层与层之间距离较大，作用力较弱，沿着这个方向容易把石墨一层层地剥下．石墨的层状结构决定了它的质地松软，可以用来制作粉状润滑剂，也可以用来制作铅笔心．金刚石中碳原子间的作用力很强，所以金刚石有很大的硬度，可以用来切割玻璃．如果把它装在钻探机的钻头上，能够钻入坚硬的岩石内．石墨的密度小，金刚石的密度大；石墨能导电，金刚石不能导电．例题：下列说法中正确的是A．常见的金属材料都是多晶体B．只有非晶体才显示各向同性C．凡是具有规则天然几何形状的物体必定是单晶体D．多晶体不显示各向异性（A、C、D．）解析：•常见的金属：金、银、铜、铁、铝、锡、铅等都是多晶体，选项A正确．因为非晶体和多晶体的物理性质都表现为各向同性，所以选项B错误，这项D正确．有天然规则的几何形状的物体一定是单晶体，选项C正确．•该题的正确答案为A、C、D．第2节液体1、液体有一定的体积，不易被压缩，这一特点跟固体一样；另一方面又像气体，没有一定的形状，具有流动性。2、固体、液体、气体对比一、液体的微观结构固体液体气体体积11.11000单个分子表现在固定的平衡位置附近做微小振动在非固定的平衡位置附近做微小振动没有平衡位置局部分子规则的排列形成暂时的规则排布无规则宏观性质各向异性各向同性各向同性为什么叶面上的露珠，小水银滴，总是球形的？为什么由滴管口缓慢流出的液体不是连续的液流而是连串的液滴？为什么一些昆虫可以停在水面上而不致沉入水里？……二、液体的表面张力实验1:现象:刺破棉线左侧的薄膜，右侧的薄膜就会收缩，使棉线向右弯成弧形；刺破棉线右侧的薄膜，左侧的薄膜就会收缩，使棉线向左弯成弧形．实验2:现象:刺破棉线圈里的肥皂膜后，棉线圈外的薄膜就会收缩，使棉线圈张紧成圆形．液体的表面就好像张紧的橡皮膜一样，具有收缩的趋势．为什么液体表面具有收缩的趋势呢？在表面层里，分子间的距离大，分子间的相互作用表现为引力．1.表面层如果在液面上划一条分界线MN，把液面分为（1）和（2）两部分，那么，由于表面层中分子间的引力，液面（1）对液面（2）有引力F1的作用，液面（2）对液面（1）有引力F2的作用，F1和F2大小相等、方向相反．1）定义：像这种液面各部分间相互吸引的力．2）效果：液体的表面张力使液面具有收缩到最小的趋势．草叶上的露珠，小水银滴等，都因表面张力使液面收缩而呈球形．2.表面张力3）方向：与液面相切三.浸润和不浸润放在洁净的玻璃板上的一滴水，会附着在玻璃板上形成薄层．把一块洁净的玻璃片浸入水里再取出来，玻璃表面会沾上一层水．这种现象叫做浸润放在洁净的玻璃板上的一滴水银，能够在玻璃板上滚来滚去，而不附着在上面．把一块洁净的玻璃片浸入水银里再取出来，玻璃上也不附着水银．这种现象叫做不浸润对玻璃来说，水是浸润液体．对玻璃来说，水银是不浸润液体．三、浸润和不浸润把浸润液体装在容器里，例如把水装在玻璃容器里，由于水浸润玻璃，器壁附近的液面向上弯曲．把不浸润液体装在容器里，例如把水银装在玻璃容器里，由于水银不浸润玻璃，器壁附近的液面向下弯曲．同一种液体，对一些固体是浸润的，对另一些固体是不浸润的．水能浸润玻璃，但不能浸润石蜡．水银不能浸润玻璃，但能浸润铅．我们用的毛巾都是用能被水浸润的织物做成的．能够用墨水在纸上写字，是因为所用的纸被墨水浸润．脱脂棉脱脂的目的，在于使它从不能被水浸润变为可以被水浸润，以便吸取药水．各种游禽用嘴把由体内分泌出来的油脂涂在自己的羽毛上，使羽毛不被水浸润．观察浸润液体和不浸润液体在细管里发生的现象．浸润液体在细管里上升的现象和不浸润液体在细管里下降的现象，叫做毛细现象能够发生毛细现象的管叫做毛细管四、毛细现象毛巾吸汗，砖块吸水，粉笔吸墨水，都是常见的毛细现象．在纸张、棉花、毛巾、粉笔、木材、土壤、砖块等物体内部有许多细小的孔道，起着毛细管作用．原来，浸润液体跟毛细管内壁接触时，引起液面的弯曲，使液面变大．而表面张力的收缩作用要使液面减小，于是管内液体随着上升，以减小液面．直到表面张力向上的拉引作用跟管内升高的液柱的重力达到平衡时，管内液体停止上升，稳定在一定的高度．应用:土壤里有很多毛细管，地下的水分可以沿着它们上升到地面．如果要保存地下的水分，就要把地面的土壤锄松，破坏这些土壤里的毛细管．相反，如果想把地下的水分引上来，就不仅要保持土壤里的毛细管，而且还要使它们变得更细，这时就要用滚子压紧土壤．防止:在建筑房屋的时候，在砌砖的地基上铺一层油毡或涂过沥青的厚纸，防止地下的水分沿着砸实的地基以及砖墙的毛细管上升，以使房屋保持干燥．液晶态是介于固态和液态之间的中间态．一方面像液体具有流动性，另一方面又像晶体，分子在特定方向排列比较整齐，具有各向异性．人们把物质的这种状态叫做液晶态，把处于这种状态的物质叫做液晶．五、液晶组成晶体的物质微粒（分子，原子或离子）依照一定的规律在空间有序排列，构成空间点阵，所以液晶表现为各向异性，液体却表现分子排列无序性和流动性，液晶分子既保持排列有序性，保持各向异性，又可以自由移动，位置无序，因此也保持流动性。1.关于液体的表面张力的下列说法中正确的是（）A、由于液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距离小于r0B、由于液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距离大于r0C、产生表面张力的原因是表面层内液体分子间只有引力没有斥力D、表面张力使液体的表面有收缩的趋势分析与解：由分子运动论可知：在液体与空气接触面附近的液体分子，液面上方的空气分子对它们的作用极其微弱，所以它们基本上只受到液体内部分子的作用，因而在液面处便形成一个特殊的薄层，称为表面层。在液体表面层内，分子的分布比液体内部稀疏，它们之间的距离rr0，分子间作用力表现为引力，因此液体表面有收缩的趋势。D2.液体和固体接触时，附着层表面具有缩小的趋势是因为：A.附着层里液体分子比液体内部分子稀疏；B.附着层里液体分子相互作用表现为引力；C.附着层里液体分子相互作用表现为斥力；D.固体分子对附着层里液体分子的引力比液体分子之间的引力强。分析：首先从题设中看出液体对固体来说是不浸润的，而后再对附着层液体分子的作用进行研究。在出现不浸润现象时，在附着层里出现了跟表面张力相似的收缩力，即引力。并且附着层里分子的分布，虽比起表面层要密一些，但比起液内还是要稀疏，所以附着层分子受引力比液内分子受引力要大些。AB3.分别画出细玻璃管中水银柱和水柱上下表面的形状4.分别画出插入在水槽和水银槽中的细玻璃管中液柱的大概位置：第三节饱和汽与饱和汽压1.汽化：物质从液态变成气态的过程2.蒸发：发生在液体表面，即液体分子由液体表面跑出去的过程3.影响蒸发的因素：表面积温度通风说明：蒸发可使液体降温液面气压高低一、蒸发与沸腾4.沸腾：在一定大气压下，加热液体到某一温度时，在液体表面和内部同时发生的剧烈的汽化现象，相应的温度叫沸点注：沸点与液面上气体的压强有关t/0Cp/kPa10020030050100150蒸发沸腾相同点不同点发生部位温度条件剧烈程度温度变化影响因素方式项目都是汽化现象，都能使液体变为气体，都吸收热量液面内部、液面同时进行任何温度一定温度（沸点）缓慢剧烈降低不变1.液体温度的高低2.液体表面积的大小3.液体表面空气流动的快慢4.液体汽压的高低液面气压的高低沸点与液面上气体的压强有关沸腾：在一定大气压下，加热液体到某一温度时，在液体表面和内部同时发生的剧烈的汽化现象，相应的温度叫沸点1.饱和汽在密闭容器中的液体不断的蒸发，液面上的蒸气也不断地凝结，当这两个同时存在的过程达到动态平衡时，宏观的蒸发也停止了，这种与液体处于动态平衡的蒸气叫做饱和汽。2.未饱和汽：3.饱和汽压：没有达到饱和状态的蒸气在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，因而饱和汽的压强也是一定的，这个压强叫做这种液体的饱和汽压。二、饱和汽和饱和汽压说明：（1）饱和汽压随温度的升高而增大。（2）饱和汽压与蒸气所占的体积无关，也和这种体积中有无其他气体无关。（3）液体沸腾的条件就是饱和汽压和外部压强相等说明：（1）饱和汽压随温度的升高而增大。温度升高时,分子平均动能增大,单位时间内逸出液面的分子数增多,于是原来的动态平衡状态被破坏,空间气态分子密度逐渐增大,导致单位时间内返回的分子数增多,从而达到新的条件下的动态平衡.a.往一个真空容器中注入液体,表面的上方形成饱和蒸汽时,表面的上方空间的气压就是饱和汽压.b.往一个密闭的原来有空气的容器中注入液体,表面的上方形成饱和蒸汽时,表面的上方空间的气压不等于饱和汽压,而是饱和汽压与空气压强的总和.c.液体的饱和汽压只指这种气体的分气压.（2）饱和汽压与蒸气所占的体积无关，也和这种体积中有无其他气体无关。这个有科学的测定，也有直观的感受。先说直观感受。比如说沸水的情况，水沸了的时候，我们可以看到水中不停地向上冒气泡，在水与空气交界面破裂。而水没有沸腾的时候，气泡都在水中悬浮，等待破水面而出，有些飘到水面，则逐渐变小消失。从这个现象来看，我们也可以有启发，沸腾时，水泡漂浮到水面时，由于大气压强不足以将水泡压回去，水泡将其内部的水蒸气释放至空气之中。再说科学测定，物理学家曾经利用热力学定律，对百摄氏度的水蒸气理想气体进行过压强的计算，得出和大气压强比较接近时，需要水蒸气的量。由此，他们设计了实验，在实验封闭器壁上放置压敏传感器，在其中充满由理论计算得出所需量的水蒸汽，实验的结果很好地符合了他们的分析，从而对此猜想得到了验证。（3）液体沸腾的条件就是饱和汽压和外部压强相等不同温度下水的饱和汽压对比1.绝对湿度：空气里所含水汽的压强2.相对湿度：在某一温度下，水蒸汽的压强与同温度下饱和汽压的比，称为空气的相对湿度。相对湿度=水蒸汽的实际压强同温度下的饱和