高中物理(选修3-3)第9章.固体液体和物态变化

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：具有规那么的几何形点击以下图观看动画几种晶体的形状.swf

取一张云母薄片，在上面涂一层很薄的石蜡，然后用烧热的钢针去接触云母片．观察接触点周围的石蜡熔化后所成的形状．再在玻璃片上做同样的实验.由此可知：〔1〕常见的晶体有：石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、糖、味精等．〔2〕几种常见晶体的规那么外形：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，一般为六角形的规那么图案．２．非晶体：没有规那么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〔1〕在外形上：晶体具有规那么的几何形状，非晶体没有规那么的几何形状．点击以下图观看动画了解晶体与非晶体的导热性晶体非晶体的导热性能.swf由此可知：〔2〕在物理性质上，晶体的物理性质与方向有关〔这种特性叫各向异性〕，非晶体的物理性质在各个方向是相同的〔这种特性叫各向同性〕．注意：①晶体具有各向异性，并不是每种晶体在各种物理性质上都表现出各向异性．云母导热性上表现出显著的各向异性，而有些晶体在导电性上表现出显著的各向异性，如方铝矿，有些晶体在光的折射上表现出显著的各向异性，如方解石．②晶体有一定的熔点，非晶体没有一定的熔点．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〕多晶体没有规那么的几何形状．〔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那么的几何形状．〔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．

晶体和非晶体在外形和物理性质上存在那么多的差异，这是为什么呢？1.组成晶体的物质微粒〔分子或原子、离子〕依照一定的规律在空间中整齐地排列、晶体中物质微粒的相互作用很强,具有空间上的周期性．微粒的热运动缺乏以克服它们的相互作用而远离．微粒的热运动表现为在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动．三、晶体的微观结构食盐的晶体结构示意图

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)晶体外形的规那么性可以用物质微粒的规那么排列来解释．(2)晶体的各向异性也是由晶体的内部结构决定的．以下图表示在一个平面上晶体物质微粒的排列情况．从图上可以看出，在沿不同方向所画的等长直线AB、AC、AD上，物质微粒的数目不同．直线AB上物质微粒较多，直线AD上较少，直线AC上更少．正因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同，才引起晶体的不同方向上物理性质的不同．

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：以下说法中正确的选项是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．但凡具有规那么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．有天然规那么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、液体一.液体的微观结构1、液体有一定的体积，不易被压缩，这一特点跟固体—样；另一方面又像气体，没有一定的形状，具有流动性。2、液体的分子间距离大约为r0，相互作用较强，液体分子的热运动主要表现为在平衡位置附近做微小的振动，这一点跟固体分子的运动情况类似。但液体分子没有固定的平衡位置，它们在某一平衡位置附近振动一小段时间后，又转到另一个平衡位置去振动。这就是液体具有流动性的原因。这一个特点明显区别于固体。3、液体与非晶体的微观结构很类似。非晶体随着温度的升高而逐渐软化，流动性也逐渐增加。因此，有时把非晶体看作是过冷液体，而固体往往只专指晶体。一、液体的微观结构二.液体的外表张力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、液体的外表张力实验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．液体的外表就好似张紧的橡皮膜一样，具有收缩的趋势．为什么液体外表具有收缩的趋势呢？液体外表有一层跟气体接触的薄层，叫做外表层处于外表层的液体分子，一方面受到上方气体分子作用，另一方面又受到下方液体分子作用。而液体分子比气体分子的作用强，所以，外表层分子排列比液体内部要稀疏些，分子间距离较液体内部也大一点.在外表层里，分子间的距离大，分子间的相互作用表现为引力．如果在液面上划一条分界线MN，把液面分为〔1〕和〔2〕两局部，那么，由于外表层中分子间的引力，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．像这种液面各局部间相互吸引的力，叫做外表张力．液体的外表张力使液面具有收缩的趋势．在体积相等的各种形状的物体中，球形物体的外表积最小，所以草叶上的露珠，小水银滴等，都因外表张力使液面收缩而呈球形．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，玻璃外表会沾上一层水．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．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．三、浸润和不浸润

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．

把几根内径不同的细玻璃管插入水中，可以看到管里的水面比容器里的水面高．管的内径越小，管里的水面越高．如果把这些细玻璃管插入水银中，发生的现象正好相反，管里的水银面比容器里的水银面低．管的内径越小，管里的水银面越低．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．而外表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．直到外表张力向上的拉引作用跟管内升高的液柱的重力到达平衡时，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，以使房屋保持枯燥．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.关于液体的外表张力的以下说法中正确的选项是〔

〕A、由于液体的外表张力使外表层内液体分子间的平均距离小于r0B、由于液体的外表张力使外表层内液体分子间的平均距离大于r0C、产生外表张力的原因是外表层内液体分子间只有引力没有斥力D、外表张力使液体的外表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，所以它们根本上只受到液体内局部子的作用，因而在液面处便形成一个特殊的薄层，称为外表层。在液体外表层内，分子的分布比液体内部稀疏，它们之间的距离r>r0，分子间作用力表现为引力，因此液体外表有收缩的趋势。D2.以下现象中，由外表张力引起的现象是〔

〕A、酒精和水混合后体积减小B、水银温度计中的水银柱的升或降C、荷叶上的小水球呈球形D、洗头发时，当头发浸泡在水中时呈散开状，露出水面后头发聚拢到一起分析与解

因为液体外表张力使液面具有收缩的趋势，应选项C和D是正确的。酒精和水混合后体积减小，是由于分子间存在着空隙形成的。水银柱的升降是由于水银柱的热胀和冷缩造成的。CD3.分别画出细玻璃管中水银柱和水柱上下外表的形状4.液体和固体接触时，附着层外表具有缩小的趋势是因为：A.附着层里液体分子比液体内局部子稀疏；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，在附着层里出现了眼外表张力相似的收缩力，即引力。并且附着层里分子的分布，虽比起外表层要密一些，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。AB5.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：6.液体在毛细管中，液面上升是由于液体

层分子的

力和

层分子间的

相互作用的结果。当与上升液柱

相等时，液柱就不再上升。附着层、相斥、外表层、外表张力、重力。7.砖铺的地面为什么容易返潮？要想把凝在衣料上面的蜡或油脂去掉，只要把两层吸墨纸分别放在这局部衣料的上面和下面，然后用熨斗来熨就可以了．为什么这样做可以去掉衣料上的蜡或油脂？

(因为土壤和砖块里都有许多细小孔道，这些细小孔道起着毛细管的作用，土壤中的水可以通过这些毛细管上升到地面上来，所以容易返潮．)(放在衣料上、下的吸墨纸内有许多细小的孔道起着毛细管的作用．当蜡或油脂受热熔化成液体后，由于毛细现象，它们就会被吸墨纸吸掉。)8.关于液晶以下说法正确的选项是〔〕A．液晶是液体和晶体的混合物

B．液晶分子在特定方向排列比较整齐，但不稳定

C．电子手表中的液晶在外加电压的影响下，能够发光

D．所有物质在一定条件下都能成为液晶B9.液晶只存在于一定的温度范围以内，温度低于这个温度范围的下限，液晶失去液体的流动性成为_________；温度高于它的上限，液体变为各向同性的________。(普通晶体，透明液体)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：发生在液体外表，即液体分子由液体外表跑出去的过程3.影响蒸发的因素：外表积温度通风说明：蒸发可使液体降温液面气压上下一、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，在液体外表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工程都是汽化现象，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.液体温度的上下2.液体外表积的大小3.液体外表空气流动的快慢4.液体汽压的上下液面气压的上下问题：夏天用凉水擦身会感到凉爽，这是为什么？答:因为擦到身上的水蒸发要吸收热量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，在液体外表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到达动态平衡时，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：没有到达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,从而到达新的条件下的动态平衡.〔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。a.往一个真空容器中注入液体,外表的上方形成饱和蒸汽时,外表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,外表的上方形成饱和蒸汽时,外表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。〔3〕液体沸腾的条件就是饱和汽压和外部压强相等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汽压即B=ppsX100%三、空气的湿度

3.湿度计：空气的相对湿度常用湿度计来测量。常用的湿度计有干湿泡湿度计、毛发湿度计和湿度传感器等第4节、物态变化中的