固体、液体和液晶的基本特征.ppt

华职教育 第七单元固体 液体和气体的性质及应用第一章固体 液体和液晶的基本特征 晶体与非晶体 分子不停地做无规则运动 它们之间又存在相互作用力 分子力的作用使分子聚集在一起 分子的无规则运动又使它们分散开来 这两种作用相反的因素决定了分子的三种不同的聚集状态 固态 液态和气态 物理学又把固态和液态统称为凝聚态 凝聚态物理学是当前物理学发展最迅速的分支学科之一 固体和液体有一个共同的特点 它们的分子间的距离跟分子本身的大小具有相同的数量级 因而分子间有较强的相互作用 这使得固体和液体都不易压缩 在微观结构上不像气体那样无序 一 晶体和非晶体 固体可以分成晶体和非晶体两类 在常见的固态物质中 石英 云母 明矾 食盐 硫酸铜 糖 味精等都是晶体 玻璃 蜂蜡 松香 沥青 橡胶等都是非晶体 1 晶体 非晶体的外形和物理性质的差异 1 晶体都具有规则的几何形状 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面棱柱 两端是六棱锥 冬季的雪花 是水蒸气在空气中凝华时形成的冰的晶体 它们的形状虽然不同 但一般是六角形的规则图案 非晶体则没有规则的几何形状 2 晶体有一定的熔点 非晶体没有一定的熔点 3 晶体的物理性质与方向有关 这种特性叫做各向异性 非晶体的各种物理性质 在各个方向上都是相同的 所以是各向同性的 现象 熔化了的石蜡在云母片上呈椭圆形 而在玻璃片上呈圆形 结论 云母晶体在各个方向上的导热性能不同 而非晶体玻璃在各个方向上的导热性能相同 一种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现 也就是一种物质是晶体还是非晶体 并不是绝对的 例如 天然水晶是晶体 而熔化以后再凝结的水晶 即石英玻璃 就是非晶体 许多非晶体在一定的条件下可以转化为晶体 人们在研究中还发现 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 二 单晶体和多晶体 1 晶体又可以分为单晶体和多晶体 2 如果一个物体就是一个完整的晶体 例如雪花 食盐小颗粒等 这样的晶体就叫做单晶体 制造各种晶体管集成电路只能用单晶体 单晶硅或单晶锗 3 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 这样的物体就叫做多晶体 由许多食盐单晶体粘在一起而成大块的食盐 就是多晶体 其中的小晶体叫做晶粒 各种金属材料 也是多晶体 多晶体没有规则的几何形状 也不显示各向异性 但是同单晶体一样 仍有确定的熔点 液体的表面张力 观察液体表面现象 为什么泡泡膜能呈球形而且被拉得很大而不破裂 为什么这只蜥蜴能在水上行走 为什么蛛网上的水珠呈球状 现象 水面凸起但水没有溢出 结论 水面是一张有弹性的膜 视频 在硬币上滴水 有趣的现象 自学提纲 1 生活中与液体表面张力有关的现象 2 液体表面张力产生的原因 3 液体表面张力的方向 4 液面收缩的原因 实验一 将针放入清水中 思考 液面对针的作用是什么力 现象 针停在水面 结论 液体表面对针有力的作用 现象 刺破棉线左边的薄膜 右侧的薄膜 使棉线 刺破棉线右侧的薄膜 左侧的薄膜 使棉线 实验二 1 将两端系有红棉线的铁环放入肥皂水中 拿出后 使铁环上布满肥皂膜 将肥皂膜及棉线的位置画于纸上 2 刺破一侧的肥皂膜 仔细观察另一侧肥皂膜和棉线的变化情况 收缩 向右弯成圆弧 收缩 向左弯成圆弧 实验三 1 将系有红棉线圈的铁环放入肥皂水中 拿出后 使铁环上布满肥皂膜 2 刺破中间线圈的肥皂膜 仔细观察剩余液面及棉线圈的变化情况 现象 此时棉线圈成 结论 液面有收缩的趋势 且收缩到液面表面积最小 圆形 二 理论分析 液体表面微观图 表面层是一个厚度大概为10 9m的薄层 液体分子间距比较大 1 液面收缩的微观解释 1 从分子力的角度 B分子合力表现为 F引 2 1 从功能关系的角度 液体分子从内部A移到表面层B须 所以表面层的分子势能比内部的分子势能 2 势能总是有 的趋势 所以液面有收缩的趋势 大 减少 克服分子引力做功 总结 液面有收缩的趋势 液体表面层收缩的微观解释 液体表面张力的分析图 线两侧液体分子之间相互作用的引力 2 具有收缩趋势的液面类似于张紧的弹性膜 表面张力方向垂直于所画的线MN 在液体表面设想一条任意直线 把液面分成两个部分 总结 液体表面层的液体分子之间存在相互作用的引力 结论 表面张力的作用是使液体表面形成一层薄膜液面对回形针的作用其实是这层膜对它有作用 知识巩固液面对缝衣针的作用是液体的表面张力吗 不是 知识巩固蛛网上的水珠为何呈球状 结论 表面张力会使液面收缩 并使其表面积收缩到最小 1 如下图所示 布满了肥皂膜的金属框架上有一段质量不计的棉纱 现将金属框架下部分的肥皂膜刺破 则棉纱将为下图中的 答案 D 练习 2 下列现象中 由表面张力引起的现象是 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 荷叶上的水珠呈球形D 游泳时 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 解析 因为液体表面张力使液面具有收缩的趋势 故选项C D正确 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冷缩造成的 答案 CD 3 下列说法正确的是 A 小昆虫能在水面自由往来而不陷入水中 是液体表面张力在起作用B 小木块能够负载水面上 是液体表面张力和重力平衡的结果C 缝衣针浮在水面上不下沉 是重力和水的浮力平衡的结果D 喷泉喷射到空中的水形成一个个球行的小水珠 是表面张力作用的结果 答案 AD 液晶 一 液晶态 液晶 1 液晶态 物质既有液体的流动性 又具有晶体的分子排列整齐 各向异性的状态 叫做物质的液晶态 2 液晶 处于液晶状态的物质叫做液晶 3 不是所有物质都具有液晶态 现已发现几千种有机化合物具有液晶态 自然状态下 液晶分子也会整齐的排成一行 二 液晶的性质和特点 1 液晶态的分子排列 点击下图了解固态 液晶态 液态的分子排列 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 所以表现为各向异性 而液体分子表现为排列无序性和流动性 液晶态是介于固态和液态之间的中间态 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 因此也保持了流动性 2 液晶的特点液晶分子的位置无序使它像液体 排列有序使它像晶体 3 液晶的光学性质对外界条件的变化反应敏捷液晶分子的排列是不稳定的 外界条件的微小变动都会引起液晶分子排列的变化 因而改变液晶的某些性质 例如温度 压力 摩擦 电磁作用 容器表面的差异等 都可以改变液晶的光学性质 4 液晶的外形特征液晶物质都具有较大的分子 分子形状通常是棒状分子 碟状分子 平板状分子 三 液晶的一般用途 液晶的特性决定了它的用途 它在显示技术 电