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1、第2讲 固体 液体与气体,一、固体,1晶体和非晶体的区别,判断晶体与非晶体的可靠依据：是否有确定的熔点.,食盐晶体立方体形,明矾晶体八面体形,石英晶体是中间六棱柱 两端六棱锥,雪花一般为六角形,松香,沥青,实验:,把熔化了的蜂蜡薄薄地涂在薄玻璃片上,把一支缝衣针烧热,然后用针尖接触蜂蜡的背面,不要移动,观察蜂蜡熔化区域的形状.,把玻璃片换成单层云母片,再做以上实验.,现象:熔化了的石蜡在玻璃片上呈圆形. 而在云母片上呈椭圆形；,结论:玻璃在各个方面上的导热性能相同，云母晶体在各个方向上的导热性能不同.,晶体的微观结构, 微粒依照一定的规律在空间中整齐地排列；,金刚石晶体是立体网状结构,石墨晶体
2、是层状结构,微粒的相互作用很强，热运动不足以克服相互作用而远离，只能在一定的平衡位置附近不停地做微小的振动。,思考1：为什么晶体具有规则的几何外形？,晶体的微观结构特点是它的周期性，即从点阵中任何一个微粒向任何方向延展，经过一定的间距后，如遇到另一微粒，则再经过同一间距必将遇到第三个微粒.,思考2：如何解释物理性质的各向异性呢？,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.,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.,晶体和非晶体间的转化, 一种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现。
3、,例如：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,许多非晶体在一定的条件下可以转化为晶体,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,2.单晶体和多晶体,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,单晶硅,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,例如：糖块、常见的金属。,单晶体和多晶体的区别,二、液体,1.液体表面具有收缩趋势的微观解释,表面层：液体表面有一层跟气体接触的薄层叫做表面层。,在液体内部，分子间既有引力和斥力，分子间的距离
4、在r0左右，分子力为0。,在表面层内，分子稀疏，分子间的距离大于r0，分子间的作用力表现为引力。,因此表面层有收缩的趋势。,2.表面张力：,由于表面层分子间比较稀疏，分子作用力表现为引力，使液体的表面绷紧，这种力叫做表面张力。,液体的表面张力使液面具有收缩的趋势,表面张力不是个别分子间的相互引力，而是大量分子间引力的宏观表现，也是液体表面相邻的两部分之间的相互吸引的力。,表面张力的方向：,表面张力大小:,液体的温度越高，表面张力越小；,液体中溶有杂质时，表面张力变小；,液体的密度越大，表面张力越大。,与分界线的长短有关系；,总是与液面相切，跟分界线垂直；,浸润：一种液体会润湿某种固体并附着在固
5、体表面上的现象。,3、浸润和不浸润,滴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，玻璃表面会沾上一层水这种现象叫做浸润对玻璃来说，水是浸润液体。,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,不浸润：一种液体不会润湿某种固体，也不附着在固体表面的现象。,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，水银是不浸润液体。,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
6、弯曲,液体能否浸润固体，取决于两者的性质。,同一种液体，对一些固体是浸润的，对另一些固体可能是不浸润的.,水能浸润玻璃；但不能浸润石蜡。,水银不能浸润玻璃板；但能浸润铅板。,4.毛细现象：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。,能够发生毛细现象的管子叫毛细管.,浸润液体在毛细管里上升后，形成凹形面，,不浸润液体在毛细管里下降后，形成凸形面.,三、液晶,它是一种特殊的物质，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,液晶态是介于固态和液态之间的中间态，不是所有物质都具有液晶态，
7、通常棒状分子、碟状分子和平板状分子的物质容易具有液晶态,1、物理性质,具有液体的流动性；,具有晶体的光学各向异性；,在某个方向上看比较整齐，但从另一个方向看则是杂乱无章的。,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。,2、应用,利用温度改变时，液晶颜色会发生改变的性质来测温度。,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分子排列的变化，因而改变液晶的某些性质，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。,四、气体热现象的微观意义,1、气体分子运动的特点,气体间的距离很大，大约是分子直径的10倍，在空间能自由移动，可以充
8、满它所能达到的空间。,从总体上看气体分子沿各个方向运动的机会均等，因此对大量分子而言，在任一时刻向容器各个方向运动的分子数是均等的。,大量气体分子的速率分布呈现中间多（具有中间速率的分子数多）两头少（速率大或小的分子数目少）的规律且这个分布状态与温度有关，温度升高时，平均速率会增大。,2、气体压强的微观解释：,从分子动理论的观点来看，气体的压强是大量分子频繁地碰撞容器壁而产生的。,影响气体压强的两个因素：,一是气体分子的平均动能，对应的宏观物理量是气体的温度；,二是分子的密集程度即单位体积内的分子数，对应的宏观物理量是气体的体积,压强:气体作用在单位面积上的压力.,公式:,3、气体压强的确定：
9、,在开口容器中，不论温度如何变化，气体的压强总是等于该处的外界压强,如果气体被液体或活塞封闭，计算密闭气体压强一般选择封闭或隔离气体的液体或活塞为研究对象，由平衡条件或牛顿运动定律求得,注意：受力分析时，必须考虑液面或活塞上的大气压强产生的压力,玻意耳定律,(玻意耳马略特定律),文字表述：一定质量某种气体，在温度不变的情况下，压强p与体积V成反比。,公式：,适用条件:,气体质量一定且温度不变;,温度不太低，压强不太大.,常量C与温度有关,五、气体实验定律,1、气体等温变化,p-V图象（等温线）,双曲线的一支,过原点的直线,由曲线上的一点可知气体的状态参量。,从状态A沿曲线到状态B，气体等温膨胀
10、。,从状态B沿曲线到状态A，气体等温压缩。,从图象可知：,p-V图象中图线与V轴所围的面积表示做功。体积增大，气体对外做功；体积减小，外界对气体做功。,T2 T1,离坐标原点越远的等温线，气体的温度越高。,T2 T1,斜率大的等温线，气体的温度越高。,微观解释：,T 不变 ,m 一定 N 一定,V, n, p,（ 为原来的几分之一）,（ 为原来的几倍）,（ 为原来的几分之一）,文字表述：一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强p与热力学温度T成正比。,公式：,查理定律,常量C与体积有关,或,或,2、气体等容变化,重要推论,气体质量一定且体积不变;,温度不太低，压强不太大.,适用条件:,重要
11、推论,气体质量一定且体积不变;,温度不太低，压强不太大.,适用条件:,(2)图像,从状态A沿曲线到状态B，气体等容升温。,从状态B沿曲线到状态A，气体等容降温。,V2 V1,对一定质量的理想气体，直线的斜率越大体积越小。,微观解释：,V 不变,m 一定 N 一定,T , n不变, p ,（ 为原来的几倍）,（ 为原来的几倍）,（ 为原来的几倍）,文字表述：一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积V与热力学温度T成正比。,公式：,盖-吕萨克定律,常量C与压强有关,或,或,3、气体的等压变化,(2)图像,从状态A沿曲线到状态B，气体等压升温。,从状态B沿曲线到状态A，气体等压降温。,对一定质量
12、的理想气体，直线的斜率越大压强越小。,p2 p1,适用条件:,气体质量一定且压强不变;,温度不太低，压强不太大.,重要推论,微观解释：,p不变,m 一定 N 一定,T , n, V ,（ 为原来的几倍）,（ 为原来的几倍）,（ 为原来的几分之一）,（ 为原来的几倍）,五、理想气体,1、宏观上讲，理想气体是指在任何温度和任何压强下都能严格地遵循气体实验定律的气体。,理想气体是一种理想化模型，是对实际气体的科学抽象。,2、微观上讲，理想气体的分子在运动过程中,除碰撞的瞬间外,分子之间以及分子和器壁之间都无相互作用力。,实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体。,3、理想气体的内能仅
13、由温度和分子总数决定 ,与气体的体积无关.,一定质量的理想气体的内能仅由温度决定 ,与气体的体积无关。,4、理想气体的状态方程,注意：常量C与p、V、T无关，由理想气体的质量和种类决定，即由理想气体的物质的量决定。,讨论：,当T不变时，玻意耳定律 ；,当V不变时，查理定律 ；,当p不变时，盖吕萨克定律 。,气体密度式：,5.克拉珀龙方程：,R摩尔气体常量,n摩尔数,6.一定质量的理想气体，发生状态变化必须满足：,理想气体状态方程,热力学第一定律：,内能仅由温度。温度升高，内能增加，U0；温度降低，内能减小，U0；,体积减少，外界对气体做功，W0；体积增大，气体对外界做功，W0.,压强不变，W=p（V2-V1）,p-V图象，p-V图象中图线与V轴所围的面积表示做功。,绝热过程，Q=0。迅速膨胀或压缩，还没有来得及发生热传递，Q=0。,
