固体液体气体

1、2021/3/2712021/3/272一一 .晶体和非晶体晶体和非晶体固体可以分成晶体和非晶体两类固体可以分成晶体和非晶体两类 在常见的固态物质中在常见的固态物质中,石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、糖、味精等都是晶体糖、味精等都是晶体,玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等都是玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等都是非晶体非晶体1.1.晶体、非晶体的外形和物理性质的差异晶体、非晶体的外形和物理性质的差异(1)(1)晶体都具有规则的几何形状晶体都具有规则的几何形状 食盐的晶体呈立方体形食盐的晶体呈立方体形,明矾的晶体呈八面体形明矾的晶体呈八面体形,石英的晶石英的晶体中间是一个

2、六面棱柱体中间是一个六面棱柱,两端是六棱锥冬季的雪花，是水蒸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，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非晶体则没有规则的几何形状2021/3/2732021/3/274(2)(2)晶体有一定的熔点晶体有一定的熔点, ,非晶体没有一定的熔点非晶体没有一定的熔点. .(3)(3)晶体的物理性质晶体的物理性质与方向有关与方向有关, ,这种特性叫做这种特性叫做各向异性各向异性 非晶体的各种物理性质非晶体的各种物理性质、在各个方向上都是相同

3、的、在各个方向上都是相同的,所以所以是是各向同性各向同性的的2021/3/275现象现象: :熔化了的石蜡在云母片上呈椭圆形熔化了的石蜡在云母片上呈椭圆形, ,而在玻璃片而在玻璃片上呈圆形上呈圆形 结论结论: :云母晶体在各个方向上的导热性能不同云母晶体在各个方向上的导热性能不同, ,而非晶而非晶体玻璃在各个方向上的导热性能相同体玻璃在各个方向上的导热性能相同2021/3/276 一种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现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也就是一种物质是晶体还是非晶体,并不是绝对的并不是绝对的例如例如,天然水晶是晶体天然水晶是晶体,

4、而熔化以后再凝结的水晶（即而熔化以后再凝结的水晶（即石英玻璃）就是非晶体石英玻璃）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人们在研究中还发现,在冷却得足够快和冷却到足在冷却得足够快和冷却到足够低的温度时够低的温度时,几乎所有的材料都能成为非晶体几乎所有的材料都能成为非晶体2021/3/277二二. .单晶体和多晶体单晶体和多晶体1.晶体又可以分为单晶体和多晶体晶体又可以分为单晶体和多晶体 2.2.如果如果一个物体就是一个完整的晶体一个物体就是一个完整的晶体,例如雪花、食盐小颗粒例如雪花、食盐小颗粒等这样的晶体就叫做等这样的晶体就

5、叫做单晶体单晶体制造各种晶体管集成电路只能用单晶体制造各种晶体管集成电路只能用单晶体( (单晶硅或单晶锗单晶硅或单晶锗) )3.3.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, ,这样这样的物体就叫做的物体就叫做多晶体多晶体 由许多食盐单晶体粘在一起而成大块的食盐由许多食盐单晶体粘在一起而成大块的食盐,就是多晶体其中就是多晶体其中的小晶体叫做晶粒的小晶体叫做晶粒各种金属材料各种金属材料,也是多晶体也是多晶体 多晶体没有规则的几何形状多晶体没有规则的几何形状,也不显示各向异性也不显示各向异性,但是同单晶体但是同单晶体一样一样,仍有确定的熔

6、点仍有确定的熔点2021/3/278三三. .晶体的微观结构晶体的微观结构 晶体和非晶体在外形和物理性质上存在那么多的差晶体和非晶体在外形和物理性质上存在那么多的差异异,这是为什么呢这是为什么呢? 1.1.组成晶体的物质微粒（分子或原子、离子）依照一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互作用很强, ,具有空间上的周期性具有空间上的周期性微粒的热运动不足微粒的热运动不足以克服它们的相互作用而远离微粒的热运动表现为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

7、的振动在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动X X射线对晶体结构进行研究射线对晶体结构进行研究电子显微镜对晶体内部结构进行直接观察和照相电子显微镜对晶体内部结构进行直接观察和照相2021/3/279食盐的晶体结构示意图食盐的晶体结构示意图 食盐的晶体是由钠离子食盐的晶体是由钠离子NaNa+ +和氯离子和氯离子CICI组成的组成的, ,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晶体外形的规则性可以用物质微粒的规则排列来解释2021/3/2

8、710(2)(2)晶体的各向异性也是由晶体的内部结构决定的晶体的各向异性也是由晶体的内部结构决定的 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以看出, ,在沿不同方向所画的等长直线在沿不同方向所画的等长直线ABAB、ACAC、ADAD上上, ,物质微物质微粒的数目不同直线粒的数目不同直线ABAB上物质微粒较多上物质微粒较多, ,直线直线ADAD上较少，直线上较少，直线ACAC上更少正因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同，才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引起晶体的不同方向上物理

9、性质的不同2021/3/2711 2.2.有的物质能够生成种类不同的几种晶体有的物质能够生成种类不同的几种晶体, ,是因为它是因为它们的物质微粒能够形成不同的晶体结构们的物质微粒能够形成不同的晶体结构 例如例如,碳原子如果按图甲那样排列就成为石墨碳原子如果按图甲那样排列就成为石墨,按图乙按图乙那样排列就成为金刚石那样排列就成为金刚石2021/3/27122021/3/2713液晶液晶 液晶液晶:像液体一样具有流动性像液体一样具有流动性,而其化学性质而其化学性质与某些晶体相似与某些晶体相似,具有各项异性的物质叫液具有各项异性的物质叫液晶晶2021/3/2714液体的微观结构液体的微观结构 液体有

10、一定的体积液体有一定的体积,不易被压缩不易被压缩,这一特点跟固这一特点跟固体体样样;另一方面又像气体另一方面又像气体,没有一定的形状，没有一定的形状，具有流动性。具有流动性。液体的分子间距离大约为液体的分子间距离大约为r0,相互作用较强相互作用较强,液体分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子的热运动主要表现为在平衡位置附近做微小的振动动,这一点跟固体分子的运动情况类似。但液体分子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。动一小段时间后，又转到另一个

11、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。别于固体。 2021/3/2715 液体与非晶体的微观结构很类似。非晶体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随着温度的升高而逐渐软化,流动性也逐渐流动性也逐渐增加。因此增加。因此,有时把非晶体看作是过冷液体有时把非晶体看作是过冷液体,而固体往往只专指晶体。而固体往往只专指晶体。2021/3/27162021/3/2717液体的表面张力液体的表面张力1、硬币为何会浮在水面上、硬币为何会浮在水面上?棉线为什么会绷紧棉线为什么会绷紧?2021/3/2718液体的表

12、面张力液体的表面张力 液体表面有一层跟气液体表面有一层跟气体接触的薄层体接触的薄层,叫做表叫做表面层面层 2021/3/2719 处于表面层的液体分子处于表面层的液体分子,一方面受到上方一方面受到上方气体分子作用气体分子作用,另一方面又受到下方液体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分子作用。而液体分子比气体分子的作用强用强,所以，表面层分子排列比液体内部所以，表面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要稀疏些，分子间距离较液体内部也大一点一点 在表面层里分子间的作用就表现为引力。在表面层里分子间的作用就表现为引力。2021/3/2720 液面各部分间的相互

13、吸引力就叫做表面张力液面各部分间的相互吸引力就叫做表面张力 o液体表面具有收缩到最小的趋势液体表面具有收缩到最小的趋势 2021/3/27212021/3/2722一、气体的状态和状态参量一、气体的状态和状态参量 对于气体的某种性质均需用一个物理量来描对于气体的某种性质均需用一个物理量来描述述.如气体的热学性质可用温度如气体的热学性质可用温度(T)来描述来描述,其其力学性质可用压强力学性质可用压强(p)来描述来描述,几何性质用体几何性质用体积积(V)来描述来描述. 状态参量状态参量: 描述气体性质的物理量叫状态参描述气体性质的物理量叫状态参量量.2021/3/27232021/3/272420

14、21/3/27252021/3/27262021/3/27271 1、文字表述、文字表述: :一定质量某种气体一定质量某种气体, ,在温度在温度不变的情况下不变的情况下, ,压强压强p p与体积与体积V V成反比。成反比。 2 2、公式表述、公式表述: :pV=CpV=C（常数）常数） 或或p p1 1V V1 1=p=p2 2V V2 24 4、适用范围、适用范围: :温度不太低温度不太低, ,压强不太大压强不太大一、玻意耳定律一、玻意耳定律3 3、条件、条件: :气体质量一定且温度不变气体质量一定且温度不变(玻意耳玻意耳马略特定律马略特定律)2021/3/2728小试牛刀小试牛刀一定质量气

15、体的体积是一定质量气体的体积是20L20L时时, ,压强为压强为1 110105 5PaPa。当气体的体积减小到当气体的体积减小到16L16L时时, ,压强为多大压强为多大? ?设气体设气体的温度保持不变。的温度保持不变。2211VpVp解：以气体为研究对象，解：以气体为研究对象， 由由 得得PaVVpp521121025. 12021/3/2729二、二、P-V图像（等温线）图像（等温线） 过原点的直线过原点的直线 双曲线的一支双曲线的一支 物理意义物理意义: :等温线上的某点表示气体的一个确等温线上的某点表示气体的一个确定状态。同一条等温线上的各点温度相同定状态。同一条等温线上的各点温度相

16、同, ,即即p p与与V V乘积相同。乘积相同。p1/V0Vp0AB2021/3/2730p pV V0 0t1t2 思考思考:同一气体同一气体,不同温度下的等温线是不同的不同温度下的等温线是不同的,请请判断出下图中哪条等温线的温度高判断出下图中哪条等温线的温度高?理由是理由是什么什么?12tt 不同温度下的等温线不同温度下的等温线,离原点越远离原点越远,温度越高。温度越高。2021/3/2731例例2:一个体积为一个体积为V的沼气泡从池塘底浮起的沼气泡从池塘底浮起,若水深为若水深为3m,沼气泡从池底上升到水面时沼气泡从池底上升到水面时,它的体积将变为多少它的体积将变为多少?（设（设 ，大气压

17、强，大气压强P0=1105Pa，水的密度，水的密度1 110103kg/mkg/m3）水底温度和水面温度相同水底温度和水面温度相同小结小结12021/3/2732一、等容过程一、等容过程 1等容过程等容过程:气体在体积不变的情况下气体在体积不变的情况下发生的状态变化过程叫做等容过程发生的状态变化过程叫做等容过程2一定质量气体的等容变化一定质量气体的等容变化 2021/3/27333查理定律查理定律:一定质量的某种气体一定质量的某种气体,在体积在体积不变的情况下不变的情况下,压强压强p与热力学温度与热力学温度T成正成正比（比（ p T ） 2211TpTpCTp可写成可写成或或（1）查理定律是实

18、验定律）查理定律是实验定律,由法国科学家查理通由法国科学家查理通过实验发现的过实验发现的（2）成立条件）成立条件:气体质量一定气体质量一定,体积不变体积不变3 3、适用范围、适用范围: :温度不太低温度不太低, ,压强不太大压强不太大2021/3/2734 4等容线等容线 （1）等容线）等容线:一定质量的某种气体在等容变化过一定质量的某种气体在等容变化过程中程中,压强压强p跟热力学温度跟热力学温度T的正比关系的正比关系pT在在直角坐标系中的图象叫做等容线直角坐标系中的图象叫做等容线（2）一定质量气体的等容线）一定质量气体的等容线pT图象图象,其延长线其延长线经过坐标原点经过坐标原点,斜率反映体

19、积大小，如图所斜率反映体积大小，如图所示示2021/3/2735（3）一定质量气体的等容线的物理意义）一定质量气体的等容线的物理意义图线上每一个点表示气体一个确定的状态图线上每一个点表示气体一个确定的状态,同一根等容线上各状态的体积相同一根等容线上各状态的体积相不同体积下的等容线不同体积下的等容线,斜率越大斜率越大,体积越小体积越小（同一温度下（同一温度下,压强大的体积小）如图所示，压强大的体积小）如图所示，V2V12021/3/2736 一定质量（一定质量（m）的气体的总分子数（）的气体的总分子数（N）是）是一定的一定的,体积（体积（V）保持不变时）保持不变时,其单位体积内的其单位体积内的分

20、子数（分子数（n）也保持不变）也保持不变,当温度（当温度（T）升高时，）升高时，其分子运动的平均速率（其分子运动的平均速率（v）也增大，则气体）也增大，则气体压强（压强（p）也增大）也增大;反之当温度（反之当温度（T）降低时，）降低时，气体压强（气体压强（p）也减小。）也减小。查理定律的微观解释查理定律的微观解释:2021/3/27373盖盖吕萨克定律吕萨克定律:一定质量的某种气一定质量的某种气 体体,在压强不变的情况下在压强不变的情况下,体积体积V与热力学温与热力学温度成正比（度成正比（ V T ）.2211TVTVCTV可写成或（1）盖）盖吕萨克定律是实验定律吕萨克定律是实验定律,由法国科

21、学家由法国科学家 盖盖吕萨克通过实验发现的吕萨克通过实验发现的（2）成立条件）成立条件:气体质量一定气体质量一定,压强不变压强不变三、等压过程三、等压过程 2021/3/27384等压线等压线（1）等压线）等压线:一定质量的某种气体在等压变化过程中一定质量的某种气体在等压变化过程中,体积体积V与热力学温度与热力学温度T的正比关系在的正比关系在VT直角坐标系直角坐标系中的图象叫做中的图象叫做等压线等压线（2）一定质量气体的等压线的）一定质量气体的等压线的VT图象图象,其延长线经其延长线经过坐标原点过坐标原点,斜率反映压强大小，如图所示斜率反映压强大小，如图所示2021/3/2739（3）一定质量

22、气体的等压线的物理意义）一定质量气体的等压线的物理意义图线上每一个点表示气体一个确定的状态图线上每一个点表示气体一个确定的状态,同一根等压线上各状态的压强相同同一根等压线上各状态的压强相同不同压强下的等压线不同压强下的等压线,斜率越大斜率越大,压强越小压强越小（同一温度下，体积大的压强小）如图所示（同一温度下，体积大的压强小）如图所示21 2021/3/2740一一. .理想气体理想气体 假设有这样一种气体假设有这样一种气体, ,它在它在和和下下都都气体实验定律气体实验定律, ,我们把这样的气体叫做我们把这样的气体叫做“”。1 1、理想气体是不存在的、理想气体是不存在的, ,是一种理想模型。是

23、一种理想模型。2 2、在温度不太低、在温度不太低, ,压强不太大时实际气体都可看成压强不太大时实际气体都可看成是理想气体。是理想气体。2021/3/2741一定质量的某种理想气体在从一个状态变化一定质量的某种理想气体在从一个状态变化到另一个状态时到另一个状态时, ,尽管尽管p、V、T都可能改变都可能改变, ,但是压强但是压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。1 12212pVp VTT或或pVCT121 122PPTT2021/3/27421、如图所示、如图所示,一定质量的理想气体一定质量的理想气体,由状态由状态A沿直线沿直线AB变化到变化到B,在

24、此过程中，气体分子的平均速率的在此过程中，气体分子的平均速率的变化情况是（变化情况是（ ）练习练习:V/L1231230p/atmABCA、不断增大、不断增大B、不断减小、不断减小C、先减小后增大、先减小后增大D、先增大后减小、先增大后减小D2021/3/27432对于一定质量的理想气体对于一定质量的理想气体,可能发生的过程是可能发生的过程是 ( ) A压强和温度不变压强和温度不变,体积变大体积变大 B温度不变温度不变,压强减少，体积减少压强减少，体积减少 C体积不变，温度升高，压强增大，体积不变，温度升高，压强增大， D压强增大，体积增大，温度降低压强增大，体积增大，温度降低C2021/3/

25、27443如图所示如图所示,导热性能良好的气缸开口向下导热性能良好的气缸开口向下,缸内用一缸内用一活塞封闭一定质量的气体活塞封闭一定质量的气体,活塞在气缸内可以自由滑动活塞在气缸内可以自由滑动且不漏气，其下方用细绳吊着一重物，系统处于平衡且不漏气，其下方用细绳吊着一重物，系统处于平衡状态。现将细绳剪断，从剪断细绳到系统达到新的平状态。现将细绳剪断，从剪断细绳到系统达到新的平衡状态的过程可视为一缓慢过程，在这一过程中气缸衡状态的过程可视为一缓慢过程，在这一过程中气缸内内 ( )A气体从外界吸热气体从外界吸热B单位体积的气体分子数变大单位体积的气体分子数变大C气体分子平均速率变大气体分子平均速率变大D单位时间单位面积器壁上受到气体分子撞击的次单位时间单位面积器壁上受到气体分子撞击的次数减少数减少B2021/3/27454. 对于一定质量的理想气体对于一定质量的理想气体,下列说法正确的是下列说法正确的是 ( ) A 、压强增大、压强增大,体积增大体积增大,分子的平均动能一定增大分子的平均动能一定增大 B 、压强减小、压强减小,体积减小，分子的平均动能一定增大体积减小，分子的平均动能一定增大 C 、压强减小，体积增大，分子的平均动能一定增大、压强减小，体积增大，分子的平均动能一定增大D 、 压强增大，体积减小，分子的平均动能一定增大压强增大，体积减小，分子的平均动能一定增大A 2021