第1節 固體 一 晶體和非晶體 1 晶體 具有規則的幾何形 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 非晶體 沒有規則的幾何形狀 常見的非晶體有 玻璃 蜂蠟 松香 瀝青 橡膠等 3 晶體和非晶體的差異 1 在外形上 晶體具有規則的幾何形狀 非晶體沒有規則的幾何形狀 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 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 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 多晶體沒有規則的幾何形狀 2 多晶體 不顯示各向異性 每一晶粒內部都是各向異性的 有確定的熔點 固體是否有確定的熔點 可作為區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則的幾何形狀 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 例題 下列說法中正確的是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 凡是具有規則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 有天然規則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 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 為什么液體表面具有收縮的趨勢呢 液體表面有一層跟氣體接觸的薄層 叫做表面層 處于表面層的液體分子 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 表面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 在表面層里 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 兩部分 那么 由于表面層中分子間的引力 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 像這種液面各部分間相互吸引的力 叫做表面張力 液體的表面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 球形物體的表面積最小 所以草葉上的露珠 小水銀滴等 都因表面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 玻璃表面會沾上一層水 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為可以被水浸潤 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 而表面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 直到表面張力向上的拉引作用跟管內升高的液柱的重力達到平衡時 管內液體停止上升 穩定在一定的高度 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 以使房屋保持干燥 液晶態是介于固態和液態之間的中間態 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叫做液晶態 把處于這種狀態的物質叫做液晶 五 液晶 組成晶體的物質微粒 分子 原子或離子 依照一定的規律在空間有序排列 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 關于液體的表面張力的下列說法中正確的是 A 由于液體的表面張力使表面層內液體分子間的平均距離小于r0B 由于液體的表面張力使表面層內液體分子間的平均距離大于r0C 產生表面張力的原因是表面層內液體分子間只有引力沒有斥力D 表面張力使液體的表面有收縮的趨勢 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 所以它們基本上只受到液體內部分子的作用 因而在液面處便形成一個特殊的薄層 稱為表面層 在液體表面層內 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 因此液體表面有收縮的趨勢 D 2 下列現象中 由表面張力引起的現象是 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 洗頭發時 當頭發浸泡在水中時呈散開狀 露出水面后頭發聚攏到一起 分析與解因為液體表面張力使液面具有收縮的趨勢 故選項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 CD 3 分別畫出細玻璃管中水銀柱和水柱上下表面的形狀 4 液體和固體接觸時 附著層表面具有縮小的趨勢是因為 A 附著層里液體分子比液體內部分子稀疏 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表面張力相似的收縮力 即引力 并且附著層里分子的分布 雖比起表面層要密一些 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 AB 5 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 表面層 表面張力 重力 8 關于液晶下列說法正確的是 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 但不穩定C 電子手表中的液晶在外加電壓的影響下 能夠發光D 所有物質在一定條件下都能成為液晶 B 9 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 液體變為各向同性的 普通晶體 透明液體 第三節 飽和汽與飽和汽壓 1 汽化 物質從液態變成氣態的過程 2 蒸發 發生在液體表面 即液體分子由液體表面跑出去的過程 表面積 溫度 通風 說明 蒸發可使液體降溫 液面氣壓高低 一 蒸發與沸騰 4 沸騰 在一定大氣壓下 加熱液體到某一溫度時 在液體表面和內部同時發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 方式 項目 都是汽化現象 都能使液體變為氣體 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 液體溫度的高低2 液體表面積的大小3 液體表面空氣流動的快慢4 液體汽壓的高低 液面氣壓的高低 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 在液體表面和內部同時發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 液面上的蒸氣也不斷地凝結 當這兩個同時存在的過程達到動態平衡時 宏觀的蒸發也停止了 這種與液體處于動態平衡的蒸氣叫做飽和汽 2 未飽和汽 3 飽和汽壓 沒有達到飽和狀態的蒸氣 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 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 3 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 于是原來的動態平衡狀態被破壞 空間氣態分子密度逐漸增大 導致單位時間內返回的分子數增多 從而達到新的條件下的動態平衡 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 表面的上方形成飽和蒸汽時 表面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 表面的上方形成飽和蒸汽時 表面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 3 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 三 空氣的濕度 第4節 物態變化中的能量交換 固態 液態 氣態 熔化吸熱 汽化吸熱 凝固放熱 液化放熱 物質從固態變成液態的過程 物質從液態變成固態的過程 熔化是凝固的逆過程 1 熔化與凝固 熔化 凝固 一 熔化熱 由于固體分子間的強大作用 固體分子只能在各自的平衡位置附近振動 對固體加熱 在其熔解之前 獲得的能量主要轉化為分子的動能 使物體溫度升高 當溫度升高到一定程度 一部分分子的能量足以克服其他分子的束縛 從而可以在其他分子間移動 固體開始熔解 問題1 為什么熔化要吸熱 2 熔化熱 某種晶體熔化過程中所需的能量與其質量之比 稱做這種晶體的熔化熱 一定質量的晶體 熔化時吸收的熱量與凝固時放出的熱量相等 3 熔化時吸收的熱量 Q m 問題2 為什么晶體有確定的熔點和熔化熱 非晶體卻沒有 晶體熔化過程中 當溫度達到熔點時 吸收的熱量全部用來破壞空間點陣 增加分子勢能 而分子平均動能卻保持不變 所以晶體有固定的