固體液體氣體

1、2021/3/2712021/3/272一一 .晶體和非晶體晶體和非晶體固體可以分成晶體和非晶體兩類固體可以分成晶體和非晶體兩類 在常見的固態(tài)物質(zhì)中在常見的固態(tài)物質(zhì)中,石英、云母、明礬、食鹽、硫酸銅、石英、云母、明礬、食鹽、硫酸銅、糖、味精等都是晶體糖、味精等都是晶體,玻璃、蜂蠟、松香、瀝青、橡膠等都是玻璃、蜂蠟、松香、瀝青、橡膠等都是非晶體非晶體1.1.晶體、非晶體的外形和物理性質(zhì)的差異晶體、非晶體的外形和物理性質(zhì)的差異(1)(1)晶體都具有規(guī)則的幾何形狀晶體都具有規(guī)則的幾何形狀 食鹽的晶體呈立方體形食鹽的晶體呈立方體形,明礬的晶體呈八面體形明礬的晶體呈八面體形,石英的晶石英的晶體中間是一個

2、六面棱柱體中間是一個六面棱柱,兩端是六棱錐冬季的雪花，是水蒸兩端是六棱錐冬季的雪花，是水蒸氣在空氣中凝華時形成的冰的晶體，它們的形狀雖然不同，氣在空氣中凝華時形成的冰的晶體，它們的形狀雖然不同，但一般是六角形的規(guī)則圖案但一般是六角形的規(guī)則圖案非晶體則沒有規(guī)則的幾何形狀非晶體則沒有規(guī)則的幾何形狀2021/3/2732021/3/274(2)(2)晶體有一定的熔點晶體有一定的熔點, ,非晶體沒有一定的熔點非晶體沒有一定的熔點. .(3)(3)晶體的物理性質(zhì)晶體的物理性質(zhì)與方向有關(guān)與方向有關(guān), ,這種特性叫做這種特性叫做各向異性各向異性 非晶體的各種物理性質(zhì)非晶體的各種物理性質(zhì)、在各個方向上都是相同

3、的、在各個方向上都是相同的,所以所以是是各向同性各向同性的的2021/3/275現(xiàn)象現(xiàn)象: :熔化了的石蠟在云母片上呈橢圓形熔化了的石蠟在云母片上呈橢圓形, ,而在玻璃片而在玻璃片上呈圓形上呈圓形 結(jié)論結(jié)論: :云母晶體在各個方向上的導(dǎo)熱性能不同云母晶體在各個方向上的導(dǎo)熱性能不同, ,而非晶而非晶體玻璃在各個方向上的導(dǎo)熱性能相同體玻璃在各個方向上的導(dǎo)熱性能相同2021/3/276 一種物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)一種物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn),也就是一種物質(zhì)是晶體還是非晶體也就是一種物質(zhì)是晶體還是非晶體,并不是絕對的并不是絕對的例如例如,天然水晶是晶體天然水晶是晶體,

4、而熔化以后再凝結(jié)的水晶（即而熔化以后再凝結(jié)的水晶（即石英玻璃）就是非晶體石英玻璃）就是非晶體許多非晶體在一定的條件下可以轉(zhuǎn)化為晶體許多非晶體在一定的條件下可以轉(zhuǎn)化為晶體 人們在研究中還發(fā)現(xiàn)人們在研究中還發(fā)現(xiàn),在冷卻得足夠快和冷卻到足在冷卻得足夠快和冷卻到足夠低的溫度時夠低的溫度時,幾乎所有的材料都能成為非晶體幾乎所有的材料都能成為非晶體2021/3/277二二. .單晶體和多晶體單晶體和多晶體1.晶體又可以分為單晶體和多晶體晶體又可以分為單晶體和多晶體 2.2.如果如果一個物體就是一個完整的晶體一個物體就是一個完整的晶體,例如雪花、食鹽小顆粒例如雪花、食鹽小顆粒等這樣的晶體就叫做等這樣的晶體就

5、叫做單晶體單晶體制造各種晶體管集成電路只能用單晶體制造各種晶體管集成電路只能用單晶體( (單晶硅或單晶鍺單晶硅或單晶鍺) )3.3.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, ,這樣這樣的物體就叫做的物體就叫做多晶體多晶體 由許多食鹽單晶體粘在一起而成大塊的食鹽由許多食鹽單晶體粘在一起而成大塊的食鹽,就是多晶體其中就是多晶體其中的小晶體叫做晶粒的小晶體叫做晶粒各種金屬材料各種金屬材料,也是多晶體也是多晶體 多晶體沒有規(guī)則的幾何形狀多晶體沒有規(guī)則的幾何形狀,也不顯示各向異性也不顯示各向異性,但是同單晶體但是同單晶體一樣一樣,仍有確定的熔

6、點仍有確定的熔點2021/3/278三三. .晶體的微觀結(jié)構(gòu)晶體的微觀結(jié)構(gòu) 晶體和非晶體在外形和物理性質(zhì)上存在那么多的差晶體和非晶體在外形和物理性質(zhì)上存在那么多的差異異,這是為什么呢這是為什么呢? 1.1.組成晶體的物質(zhì)微粒（分子或原子、離子）依照一組成晶體的物質(zhì)微粒（分子或原子、離子）依照一定的規(guī)律在空間中整齊地排列、晶體中物質(zhì)微粒的相定的規(guī)律在空間中整齊地排列、晶體中物質(zhì)微粒的相互作用很強互作用很強, ,具有空間上的周期性具有空間上的周期性微粒的熱運動不足微粒的熱運動不足以克服它們的相互作用而遠離微粒的熱運動表現(xiàn)為以克服它們的相互作用而遠離微粒的熱運動表現(xiàn)為在一定的平衡位置附近不停地做微小

7、的振動在一定的平衡位置附近不停地做微小的振動X X射線對晶體結(jié)構(gòu)進行研究射線對晶體結(jié)構(gòu)進行研究電子顯微鏡對晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行直接觀察和照相電子顯微鏡對晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行直接觀察和照相2021/3/279食鹽的晶體結(jié)構(gòu)示意圖食鹽的晶體結(jié)構(gòu)示意圖 食鹽的晶體是由鈉離子食鹽的晶體是由鈉離子NaNa+ +和氯離子和氯離子CICI組成的組成的, ,它們等距離、交錯地排列在三組相互垂直的平行線上它們等距離、交錯地排列在三組相互垂直的平行線上, ,因而食鹽具有正立方體的外形因而食鹽具有正立方體的外形(1)晶體外形的規(guī)則性可以用物質(zhì)微粒的規(guī)則排列來解釋晶體外形的規(guī)則性可以用物質(zhì)微粒的規(guī)則排列來解釋2021/3/2

8、710(2)(2)晶體的各向異性也是由晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的晶體的各向異性也是由晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的 下圖表示在一個平面上晶體物質(zhì)微粒的排列情況從圖上可下圖表示在一個平面上晶體物質(zhì)微粒的排列情況從圖上可以看出以看出, ,在沿不同方向所畫的等長直線在沿不同方向所畫的等長直線ABAB、ACAC、ADAD上上, ,物質(zhì)微物質(zhì)微粒的數(shù)目不同直線粒的數(shù)目不同直線ABAB上物質(zhì)微粒較多上物質(zhì)微粒較多, ,直線直線ADAD上較少，直線上較少，直線ACAC上更少正因為在不同方向上物質(zhì)微粒的排列情況不同，才上更少正因為在不同方向上物質(zhì)微粒的排列情況不同，才引起晶體的不同方向上物理性質(zhì)的不同引起晶體的不同方向上物理

9、性質(zhì)的不同2021/3/2711 2.2.有的物質(zhì)能夠生成種類不同的幾種晶體有的物質(zhì)能夠生成種類不同的幾種晶體, ,是因為它是因為它們的物質(zhì)微粒能夠形成不同的晶體結(jié)構(gòu)們的物質(zhì)微粒能夠形成不同的晶體結(jié)構(gòu) 例如例如,碳原子如果按圖甲那樣排列就成為石墨碳原子如果按圖甲那樣排列就成為石墨,按圖乙按圖乙那樣排列就成為金剛石那樣排列就成為金剛石2021/3/27122021/3/2713液晶液晶 液晶液晶:像液體一樣具有流動性像液體一樣具有流動性,而其化學(xué)性質(zhì)而其化學(xué)性質(zhì)與某些晶體相似與某些晶體相似,具有各項異性的物質(zhì)叫液具有各項異性的物質(zhì)叫液晶晶2021/3/2714液體的微觀結(jié)構(gòu)液體的微觀結(jié)構(gòu) 液體有

10、一定的體積液體有一定的體積,不易被壓縮不易被壓縮,這一特點跟固這一特點跟固體體樣樣;另一方面又像氣體另一方面又像氣體,沒有一定的形狀，沒有一定的形狀，具有流動性。具有流動性。液體的分子間距離大約為液體的分子間距離大約為r0,相互作用較強相互作用較強,液體分液體分子的熱運動主要表現(xiàn)為在平衡位置附近做微小的振子的熱運動主要表現(xiàn)為在平衡位置附近做微小的振動動,這一點跟固體分子的運動情況類似。但液體分子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(zhuǎn)到另一個平衡位置去振動。動一小段時間后，又轉(zhuǎn)到另一個

11、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(qū)這就是液體具有流動性的原因。這一個特點明顯區(qū)別于固體。別于固體。 2021/3/2715 液體與非晶體的微觀結(jié)構(gòu)很類似。非晶體液體與非晶體的微觀結(jié)構(gòu)很類似。非晶體隨著溫度的升高而逐漸軟化隨著溫度的升高而逐漸軟化,流動性也逐漸流動性也逐漸增加。因此增加。因此,有時把非晶體看作是過冷液體有時把非晶體看作是過冷液體,而固體往往只專指晶體。而固體往往只專指晶體。2021/3/27162021/3/2717液體的表面張力液體的表面張力1、硬幣為何會浮在水面上、硬幣為何會浮在水面上?棉線為什么會繃緊棉線為什么會繃緊?2021/3/2718液體的表

12、面張力液體的表面張力 液體表面有一層跟氣液體表面有一層跟氣體接觸的薄層體接觸的薄層,叫做表叫做表面層面層 2021/3/2719 處于表面層的液體分子處于表面層的液體分子,一方面受到上方一方面受到上方氣體分子作用氣體分子作用,另一方面又受到下方液體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分子作用。而液體分子比氣體分子的作用強用強,所以，表面層分子排列比液體內(nèi)部所以，表面層分子排列比液體內(nèi)部要稀疏些，分子間距離較液體內(nèi)部也大要稀疏些，分子間距離較液體內(nèi)部也大一點一點 在表面層里分子間的作用就表現(xiàn)為引力。在表面層里分子間的作用就表現(xiàn)為引力。2021/3/2720 液面各部分間的相互

13、吸引力就叫做表面張力液面各部分間的相互吸引力就叫做表面張力 o液體表面具有收縮到最小的趨勢液體表面具有收縮到最小的趨勢 2021/3/27212021/3/2722一、氣體的狀態(tài)和狀態(tài)參量一、氣體的狀態(tài)和狀態(tài)參量 對于氣體的某種性質(zhì)均需用一個物理量來描對于氣體的某種性質(zhì)均需用一個物理量來描述述.如氣體的熱學(xué)性質(zhì)可用溫度如氣體的熱學(xué)性質(zhì)可用溫度(T)來描述來描述,其其力學(xué)性質(zhì)可用壓強力學(xué)性質(zhì)可用壓強(p)來描述來描述,幾何性質(zhì)用體幾何性質(zhì)用體積積(V)來描述來描述. 狀態(tài)參量狀態(tài)參量: 描述氣體性質(zhì)的物理量叫狀態(tài)參描述氣體性質(zhì)的物理量叫狀態(tài)參量量.2021/3/27232021/3/272420

14、21/3/27252021/3/27262021/3/27271 1、文字表述、文字表述: :一定質(zhì)量某種氣體一定質(zhì)量某種氣體, ,在溫度在溫度不變的情況下不變的情況下, ,壓強壓強p p與體積與體積V V成反比。成反比。 2 2、公式表述、公式表述: :pV=CpV=C（常數(shù)）常數(shù)） 或或p p1 1V V1 1=p=p2 2V V2 24 4、適用范圍、適用范圍: :溫度不太低溫度不太低, ,壓強不太大壓強不太大一、玻意耳定律一、玻意耳定律3 3、條件、條件: :氣體質(zhì)量一定且溫度不變氣體質(zhì)量一定且溫度不變(玻意耳玻意耳馬略特定律馬略特定律)2021/3/2728小試牛刀小試牛刀一定質(zhì)量氣

15、體的體積是一定質(zhì)量氣體的體積是20L20L時時, ,壓強為壓強為1 110105 5PaPa。當氣體的體積減小到當氣體的體積減小到16L16L時時, ,壓強為多大壓強為多大? ?設(shè)氣體設(shè)氣體的溫度保持不變。的溫度保持不變。2211VpVp解：以氣體為研究對象，解：以氣體為研究對象， 由由 得得PaVVpp521121025. 12021/3/2729二、二、P-V圖像（等溫線）圖像（等溫線） 過原點的直線過原點的直線 雙曲線的一支雙曲線的一支 物理意義物理意義: :等溫線上的某點表示氣體的一個確等溫線上的某點表示氣體的一個確定狀態(tài)。同一條等溫線上的各點溫度相同定狀態(tài)。同一條等溫線上的各點溫度相

16、同, ,即即p p與與V V乘積相同。乘積相同。p1/V0Vp0AB2021/3/2730p pV V0 0t1t2 思考思考:同一氣體同一氣體,不同溫度下的等溫線是不同的不同溫度下的等溫線是不同的,請請判斷出下圖中哪條等溫線的溫度高判斷出下圖中哪條等溫線的溫度高?理由是理由是什么什么?12tt 不同溫度下的等溫線不同溫度下的等溫線,離原點越遠離原點越遠,溫度越高。溫度越高。2021/3/2731例例2:一個體積為一個體積為V的沼氣泡從池塘底浮起的沼氣泡從池塘底浮起,若水深為若水深為3m,沼氣泡從池底上升到水面時沼氣泡從池底上升到水面時,它的體積將變?yōu)槎嗌偎捏w積將變?yōu)槎嗌?（設(shè)（設(shè) ，大氣壓

17、強，大氣壓強P0=1105Pa，水的密度，水的密度1 110103kg/mkg/m3）水底溫度和水面溫度相同水底溫度和水面溫度相同小結(jié)小結(jié)12021/3/2732一、等容過程一、等容過程 1等容過程等容過程:氣體在體積不變的情況下氣體在體積不變的情況下發(fā)生的狀態(tài)變化過程叫做等容過程發(fā)生的狀態(tài)變化過程叫做等容過程2一定質(zhì)量氣體的等容變化一定質(zhì)量氣體的等容變化 2021/3/27333查理定律查理定律:一定質(zhì)量的某種氣體一定質(zhì)量的某種氣體,在體積在體積不變的情況下不變的情況下,壓強壓強p與熱力學(xué)溫度與熱力學(xué)溫度T成正成正比（比（ p T ） 2211TpTpCTp可寫成可寫成或或（1）查理定律是實

18、驗定律）查理定律是實驗定律,由法國科學(xué)家查理通由法國科學(xué)家查理通過實驗發(fā)現(xiàn)的過實驗發(fā)現(xiàn)的（2）成立條件）成立條件:氣體質(zhì)量一定氣體質(zhì)量一定,體積不變體積不變3 3、適用范圍、適用范圍: :溫度不太低溫度不太低, ,壓強不太大壓強不太大2021/3/2734 4等容線等容線 （1）等容線）等容線:一定質(zhì)量的某種氣體在等容變化過一定質(zhì)量的某種氣體在等容變化過程中程中,壓強壓強p跟熱力學(xué)溫度跟熱力學(xué)溫度T的正比關(guān)系的正比關(guān)系pT在在直角坐標系中的圖象叫做等容線直角坐標系中的圖象叫做等容線（2）一定質(zhì)量氣體的等容線）一定質(zhì)量氣體的等容線pT圖象圖象,其延長線其延長線經(jīng)過坐標原點經(jīng)過坐標原點,斜率反映體

19、積大小，如圖所斜率反映體積大小，如圖所示示2021/3/2735（3）一定質(zhì)量氣體的等容線的物理意義）一定質(zhì)量氣體的等容線的物理意義圖線上每一個點表示氣體一個確定的狀態(tài)圖線上每一個點表示氣體一個確定的狀態(tài),同一根等容線上各狀態(tài)的體積相同一根等容線上各狀態(tài)的體積相不同體積下的等容線不同體積下的等容線,斜率越大斜率越大,體積越小體積越?。ㄍ粶囟认拢ㄍ粶囟认?壓強大的體積?。┤鐖D所示，壓強大的體積小）如圖所示，V2V12021/3/2736 一定質(zhì)量（一定質(zhì)量（m）的氣體的總分子數(shù)（）的氣體的總分子數(shù)（N）是）是一定的一定的,體積（體積（V）保持不變時）保持不變時,其單位體積內(nèi)的其單位體積內(nèi)的分

20、子數(shù)（分子數(shù)（n）也保持不變）也保持不變,當溫度（當溫度（T）升高時，）升高時，其分子運動的平均速率（其分子運動的平均速率（v）也增大，則氣體）也增大，則氣體壓強（壓強（p）也增大）也增大;反之當溫度（反之當溫度（T）降低時，）降低時，氣體壓強（氣體壓強（p）也減小。）也減小。查理定律的微觀解釋查理定律的微觀解釋:2021/3/27373蓋蓋呂薩克定律呂薩克定律:一定質(zhì)量的某種氣一定質(zhì)量的某種氣 體體,在壓強不變的情況下在壓強不變的情況下,體積體積V與熱力學(xué)溫與熱力學(xué)溫度成正比（度成正比（ V T ）.2211TVTVCTV可寫成或（1）蓋）蓋呂薩克定律是實驗定律呂薩克定律是實驗定律,由法國科

21、學(xué)家由法國科學(xué)家 蓋蓋呂薩克通過實驗發(fā)現(xiàn)的呂薩克通過實驗發(fā)現(xiàn)的（2）成立條件）成立條件:氣體質(zhì)量一定氣體質(zhì)量一定,壓強不變壓強不變?nèi)⒌葔哼^程三、等壓過程 2021/3/27384等壓線等壓線（1）等壓線）等壓線:一定質(zhì)量的某種氣體在等壓變化過程中一定質(zhì)量的某種氣體在等壓變化過程中,體積體積V與熱力學(xué)溫度與熱力學(xué)溫度T的正比關(guān)系在的正比關(guān)系在VT直角坐標系直角坐標系中的圖象叫做中的圖象叫做等壓線等壓線（2）一定質(zhì)量氣體的等壓線的）一定質(zhì)量氣體的等壓線的VT圖象圖象,其延長線經(jīng)其延長線經(jīng)過坐標原點過坐標原點,斜率反映壓強大小，如圖所示斜率反映壓強大小，如圖所示2021/3/2739（3）一定質(zhì)量

22、氣體的等壓線的物理意義）一定質(zhì)量氣體的等壓線的物理意義圖線上每一個點表示氣體一個確定的狀態(tài)圖線上每一個點表示氣體一個確定的狀態(tài),同一根等壓線上各狀態(tài)的壓強相同同一根等壓線上各狀態(tài)的壓強相同不同壓強下的等壓線不同壓強下的等壓線,斜率越大斜率越大,壓強越小壓強越?。ㄍ粶囟认?，體積大的壓強小）如圖所示（同一溫度下，體積大的壓強?。┤鐖D所示21 2021/3/2740一一. .理想氣體理想氣體 假設(shè)有這樣一種氣體假設(shè)有這樣一種氣體, ,它在它在和和下下都都氣體實驗定律氣體實驗定律, ,我們把這樣的氣體叫做我們把這樣的氣體叫做“”。1 1、理想氣體是不存在的、理想氣體是不存在的, ,是一種理想模型。是

23、一種理想模型。2 2、在溫度不太低、在溫度不太低, ,壓強不太大時實際氣體都可看成壓強不太大時實際氣體都可看成是理想氣體。是理想氣體。2021/3/2741一定質(zhì)量的某種理想氣體在從一個狀態(tài)變化一定質(zhì)量的某種理想氣體在從一個狀態(tài)變化到另一個狀態(tài)時到另一個狀態(tài)時, ,盡管盡管p、V、T都可能改變都可能改變, ,但是壓強但是壓強跟體積的乘積與熱力學(xué)溫度的比值保持不變。跟體積的乘積與熱力學(xué)溫度的比值保持不變。1 12212pVp VTT或或pVCT121 122PPTT2021/3/27421、如圖所示、如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體一定質(zhì)量的理想氣體,由狀態(tài)由狀態(tài)A沿直線沿直線AB變化到變化到B,在

24、此過程中，氣體分子的平均速率的在此過程中，氣體分子的平均速率的變化情況是（變化情況是（ ）練習(xí)練習(xí):V/L1231230p/atmABCA、不斷增大、不斷增大B、不斷減小、不斷減小C、先減小后增大、先減小后增大D、先增大后減小、先增大后減小D2021/3/27432對于一定質(zhì)量的理想氣體對于一定質(zhì)量的理想氣體,可能發(fā)生的過程是可能發(fā)生的過程是 ( ) A壓強和溫度不變壓強和溫度不變,體積變大體積變大 B溫度不變溫度不變,壓強減少，體積減少壓強減少，體積減少 C體積不變，溫度升高，壓強增大，體積不變，溫度升高，壓強增大， D壓強增大，體積增大，溫度降低壓強增大，體積增大，溫度降低C2021/3/

25、27443如圖所示如圖所示,導(dǎo)熱性能良好的氣缸開口向下導(dǎo)熱性能良好的氣缸開口向下,缸內(nèi)用一缸內(nèi)用一活塞封閉一定質(zhì)量的氣體活塞封閉一定質(zhì)量的氣體,活塞在氣缸內(nèi)可以自由滑動活塞在氣缸內(nèi)可以自由滑動且不漏氣，其下方用細繩吊著一重物，系統(tǒng)處于平衡且不漏氣，其下方用細繩吊著一重物，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。現(xiàn)將細繩剪斷，從剪斷細繩到系統(tǒng)達到新的平狀態(tài)?，F(xiàn)將細繩剪斷，從剪斷細繩到系統(tǒng)達到新的平衡狀態(tài)的過程可視為一緩慢過程，在這一過程中氣缸衡狀態(tài)的過程可視為一緩慢過程，在這一過程中氣缸內(nèi)內(nèi) ( )A氣體從外界吸熱氣體從外界吸熱B單位體積的氣體分子數(shù)變大單位體積的氣體分子數(shù)變大C氣體分子平均速率變大氣體分子平均速率變大D單位時間單位面積器壁上受到氣體分子撞擊的次單位時間單位面積器壁上受到氣體分子撞擊的次數(shù)減少數(shù)減少B2021/3/27454. 對于一定質(zhì)量的理想氣體對于一定質(zhì)量的理想氣體,下列說法正確的是下列說法正確的是 ( ) A 、壓強增大、壓強增大,體積增大體積增大,分子的平均動能一定增大分子的平均動能一定增大 B 、壓強減小、壓強減小,體積減小，分子的平均動能一定增大體積減小，分子的平均動能一定增大 C 、壓強減小，體積增大，分子的平均動能一定增大、壓強減小，體積增大，分子的平均動能一定增大D 、 壓強增大，體積減小，分子的平均動能一定增大壓強增大，體積減小，分子的平均動能一定增大A 2021