高中物理知识全解 3.3 固体、液体和物态变化.doc

高中物理知识全解 3.3 固体、液体和物态变化一：固体固体的分类固体分为晶体和非晶体两类。1、晶体注意：晶体包含单晶体和多晶体，但一般所说的晶体又往往是特指单晶体的意思，因此要根据具体问题来理解问题中所说晶体的真正含义。例：可以说晶体有规则的几何外形，有各向异性；但不能说晶体一定有规则的几何外形，一定有各向异性。因为前者所说的晶体是特指单晶体，而后者所说的晶体包含单晶体和多晶体。单晶体：单晶体的原子（或分子、离子）排列规律相同，晶格位相一致。单晶体有三个特性：（1）有规则的几何外形。（2）有固定的熔点。（3）有各向异性的特点。例：石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、蔗糖、味精等颗粒都是单晶体。注意：单晶体的各向异性是指晶格的不同方向，原子排列的周期性和疏密程度不尽相同，由此导致单晶体在不同方向的物理化学特性也不同，这就是单晶体的各向异性。单晶体的各向异性具体表现在单晶体不同方向上的弹性模量、硬度、断裂抗力、屈服强度、热膨胀系数、导热性、电阻率、电位移矢量、电极化强度、磁化率和折射率等是不同的。注意：单晶体的规则几何外形是自发形成的，有些固体尽管有规则的几何外形，但由于不是自发形成的，所以不属于晶体。例：将玻璃加工成有规则的固体后还是非晶体。多晶体：由大量单晶体杂乱无章地组合而成，单晶体本身有规则结构，但它们组合成多晶体时的排列方式是无规则的，因此多晶体没有确定的几何外形，表现为各向同性。多晶体具有固定的熔点。例：常见的金属是多晶体。例：由许多食盐单晶体粘在一起而成的大块食盐是多晶体。2、非晶体：非晶体微观空间的原子（或分子、离子）排列，只是近程有序，远程无序，无周期性规律。非晶体没有确定的几何外形、没有固定的熔点、表现为各向同性。例：玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等都是非晶体。注意：多晶体和非晶体的各向同性是指多晶体和非晶体沿各个方向的物理性质都相同。注意：晶体在熔化过程中，吸收热量，温度不变；非晶体在熔化过程中，吸收热量，温度升高。晶体在熔化过程中是固液共存的，不会先软化再变稀，而非晶体在熔化过程中先变软后变稀。【例题】在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡，由烧热的针接触其上一点，蜡熔化的范围如下图甲、乙、丙所示，而甲、乙、丙三种固体在熔解过程中温度随加热时间变化的关系如下图丁所示 （ ） a甲、乙为非晶体，丙是晶体 b甲、丙为晶体，乙是非晶体c甲、丙为非晶体，丙是晶体 d甲为多晶体，乙为非晶体，丙为单晶体晶体的微观结构晶体微观空间的原子（或分子、离子）排列，无论是近程还是远程，都是周期性有序结构。注意：晶体微观空间的原子（或分子、离子）并不是静止不动的，而是在各自的平衡位置附近不停地振动。1、有些物质在不同的条件下能够生成不同的晶体，那是因为组成它们的微粒能够按照不同规则在空间分布。例：碳原子在空间按不同的规则排列可以构成石墨或金刚石。2、物质是晶体还是非晶体，并不是绝对的。例：天然的水晶是晶体，而熔化以后再凝固的水晶（即石英玻璃）就是非晶体。例：有些非晶体在一定的条件下可以转化为晶体。【例题】晶体在熔化过程中所吸收的热量，主要用于 （ ）a破坏空间点阵结构，增加分子动能，不改变体积 b破坏空间点阵结构，增加分子势能，改变体积c重新排列空间点阵结构，增加分子势能，同时增加分子动能和改变体积d重新排列空间点阵结构，但不增加分子势能和动能，也不改变体积【例题】关于晶体和非晶体，下列说法正确的是（ ）晶体可以转变为非晶体；反之，非晶体也可以转变为晶体，只要满足一些特定条件。同种物质可以生成不同的晶体，它们的物理性质不同，但化学性质相同。具有各向同性的物体，可以断定它不是单晶体。具有特定熔点的物体，可以断定它是单晶体。二：液体液体的微观结构液体分子的排列近程有序，远程无序，无周期性规律，液体具有一定体积，没有固定的形状，易流动，各向同性，分子间相互作用力比固体分子间的相互作用力要小。实际上，非晶体的微观结构跟液体非常相似，所以严格说来，只有晶体才能叫做真正的固体。液体的表面张力作用于液体表面,使液体表面绷紧的力,称为液体表面张力。它产生的原因是：液体跟气体接触的表面存在一个薄层,叫做表面层。在液体内部，分子间的距离在左右，而在表面层分子比较稀疏,分子间的距离大于,分子间的相互作用表现为引力，它的作用是使液体表面绷紧，所以叫做液体表面张力。例：当液体与大气接触时，液体表面层内的分子所受其它分子作用力的合力总是指向液体内部。浸润和不浸润一种液体会润湿某种固体并附着在这种固体的表面上，这种现象叫浸润。一种液体不会润湿某种固体，也不会附着在这种固体的表面上，这种现象叫不浸润。（例：水可以浸润玻璃，但水不能浸润蜂蜡或石蜡）浸润和不浸润也是分子力作用的表现。当液体与固体接触时，接触的位置形成一个液体薄层，叫做附着层。附着层的液体分子可能比液体内部稀疏，也可能比液体内部更密，这取决于液体和液体所接触的固体两种分子的性质。如果附着层的液体分子比液体内部稀疏，也就是说附着层内的分子间的距离大于，附着层内的分子间的作用力表现为引力，附着层有收缩的趋势，这样的液体与固体之间表现为不浸润。如果附着层的液体分子比液体内部更密，也就是说附着层内的分子间的距离小于，附着层内的分子间的作用力表现为斥力，附着层有扩展的趋势，这样的液体与固体之间表现为浸润毛细现象浸润液体在细管中上升的现象和不浸润液体在细管中下降的现象，称为毛细现象。1、浸润液体在毛细管中上升（例如：水和玻璃细管），液面成凹月面型，液体附着在器壁，液体表面张力使其液面凹陷。2、不浸润液体在毛细管中下降（例如：水银和玻璃细管），液面成凸月面型，液体不附着在器壁，液体表面张力使其液面凸出。注意：由浸润与不浸润原理理解毛细现象。液晶天然存在的液晶并不多，多数液晶是人工合成的，目前已达5000多种。1物理性质i、具有液体的流动性；ii、具有晶体的各向异性；iii、在某个方向上看其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的2应用 i、利用液晶上加电压时，旋光特性消失，实现显示功能，如电子手表、计算器、微电脑等ii、利用温度改变时，液晶颜色会发生改变的性质来测温度【例题】关于液晶，下列说法中正确的是（ ）a液晶是一种晶体 b液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性c液晶的光学性质随温度的变化而变化 d液晶的光学性质不随温度的变化而变化答案：c三：饱和汽与饱和汽压汽化汽化：物质由液态变成气态的过程叫汽化。1、汽化有两种方式：蒸发和沸腾。2、液体在沸腾过程中要不断吸热，但温度保持不变，这一温度叫沸点。不同物质的沸点是不同的。而且沸点与大气压有关，大气压越大，沸点也就越高。饱和汽与饱和汽压饱和汽：与液体处于动态平衡的蒸汽叫做饱和汽。没有达到饱和状态的蒸汽叫做未饱和汽。饱和汽压：在一定温度下，饱和汽的压强是一定的，叫做饱和汽压。未饱和汽的压强小于饱和汽压。1、饱和汽压只是指空气中这种液体蒸汽的分气压，与其它气体的压强无关。2、饱和汽压与温度和物质种类有关。【例题】以下说法正确的是（ ）a满足能量守恒定律的宏观过程都是可以自发进行的 b熵是物体内分子运动无序程度的量度c若容器中用活塞封闭着刚好饱和的一些水汽，当保持温度不变向下缓慢压活塞时，水汽的质量减少，密度不变d当分子间距离增大时，分子间引力增大，而分子间斥力减小空气湿度空气的绝对湿度：用空气中所含水蒸气的压强来表示的湿度叫做空气的绝对湿度。空气的相对湿度：空气中水蒸气的压强（p1）与同一温度时水的饱和汽压(ps)的比值叫做空气的相对湿度。即空气的相对湿度(b)为： b=(p1/ps)100% 空气的湿度是表示空气潮湿程度的物理量，但影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素，不是空气中水蒸气的绝对数量，而是空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压的差距。所以与绝对湿度相比，相对湿度能更有效的描述空气的潮湿程度。【例题】小强将相机由室外带到室内时，发现镜头上蒙上了一层雾，说明室内水蒸气的压强相对室外温度，超过了其对应的_，此时室内湿度相对室外的湿度_100%答案：饱和汽压；达到甚至超过湿度计过去常用的湿度计有干湿泡湿度计和毛发湿度计，现代湿度计多使用传感器测量湿度。四：物态变化中的能量交换熔化热1、熔化：物质从固态变成液态的过程叫熔化（而从液态变成固态的过程叫凝固）。注意：晶体在熔化和凝固的过程中温度不变，同一种晶体的熔点和凝固点相同；而非晶体在熔化过程中温度不断升高，凝固的过程中温度不断降低。2、熔化热：某种晶体熔化过程中所需的能量(q)与其质量(m)之比叫做这种晶体的熔化热。i、用表示晶体的熔化热，则=q/m ，在国际单位中熔化热的单位是焦尔/千克（j/kg）。ii、晶体在熔化过程中吸收热量增大分子势能，破坏晶体结构，变为液态。所以熔化热与晶体的质量无关，只取决于晶体的种类。iii、一定质量的晶体，熔化时吸收的热量与凝固时放出的热量相等。注意：非晶体在熔化的过程中温度会不断变化，而不同温度下非晶体由固态变为液态时吸收的热量是不同的，所以非晶体没有确定的熔化热。汽化热1、汽化：物质从液态变成气态的过程叫汽化（而从气态变成液态的过程叫液化）。2、汽化热：某种液体汽化成同温度的气体时所需要的能量（q）与其质量(m)之比叫这种物质在这一温度下的汽化热。用l表示汽化热，则l=q/m ，在国际单位制中汽化热的单位是焦尔/千克（j/k