固体液体气体课件.ppt

1、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，石英、云母、明矾、食盐、硫酸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、橡胶等都是非晶体等都是非晶体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，明矾的晶体呈八面体形，石英的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，

2、是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非晶体则没有规则的几何形状(2)(2)晶体有一定的熔点，非晶体没有一定的熔点晶体有一定的熔点，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，这种特性叫做与方向有关，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的，所、在各个方向上都是相同的，所以是以是各向同性各向同性的的现象现象:

3、:熔化了的石蜡在云母片上呈椭圆形，而在玻璃片熔化了的石蜡在云母片上呈椭圆形，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，而非晶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，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（即石英玻璃）就是非晶体许多非晶体在一定

4、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，在冷却得足够快和冷却到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足够低的温度时，几乎所有的材料都能成为非晶体体二二. .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，例如雪花、食盐小颗粒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等这样的晶体就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)

5、)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，这样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，就是多晶体其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中的小晶体叫做晶粒各种金属材料，也是多晶体各种金属材料，也是多晶体 多晶体没有规则的几何形状，也不显示各向异性多晶体没有规则的几何形状，也不显示各向异性，但是同单，但是同单晶体一样，晶体一样，仍有确定的熔点仍有确定的熔点三三. .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

6、外形和物理性质上存在那么多的差异，这是为什么呢？异，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

7、和照相电子显微镜对晶体内部结构进行直接观察和照相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(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

8、质微粒的排列情况从图上可以看出，在沿不同方向所画的等长直线以看出，在沿不同方向所画的等长直线ABAB、ACAC、ADAD上，物质上，物质微粒的数目不同直线微粒的数目不同直线ABAB上物质微粒较多，直线上物质微粒较多，直线ADAD上较少，上较少，直线直线ACAC上更少正因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同，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才引起晶体的不同方向上物理性质的不同 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，是因为是因为它们的物质微粒能够形成不同的晶体结构它们的物质微粒能够形成不同的晶体结构 例如

9、，碳原子如果按图甲那样排列就成为石墨，按例如，碳原子如果按图甲那样排列就成为石墨，按图乙那样排列就成为金刚石图乙那样排列就成为金刚石液晶液晶 液晶：像液体一样具有流动性，而其化学液晶：像液体一样具有流动性，而其化学性质与某些晶体相似，具有各项异性的物性质与某些晶体相似，具有各项异性的物质叫液晶质叫液晶液体的微观结构液体的微观结构 液体有一定的体积，不易被压缩，这一特点跟液体有一定的体积，不易被压缩，这一特点跟固体固体样；另一方面又像气体，没有一定的形样；另一方面又像气体，没有一定的形状，具有流动性。状，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，液体，相互作用较

10、强，液体分子的热运动主要表现为在平衡位置附近做微小的分子的热运动主要表现为在平衡位置附近做微小的振动，这一点跟固体分子的运动情况类似。但液体振动，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分子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近振动一小段时间后，又转到另一个平衡位置去振动。这就是液体具有流动性的原因。这一个特点明动。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。显区别于固体。 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，流动性也逐随着温度的升高

11、而逐渐软化，流动性也逐渐增加。因此，有时把非晶体看作是过冷渐增加。因此，有时把非晶体看作是过冷液体，而固体往往只专指晶体。液体，而固体往往只专指晶体。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？棉线为什么会绷紧？、硬币为何会浮在水面上？棉线为什么会绷紧？液体的表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，叫做体接触的薄层，叫做表面层表面层 处于表面层的液体分子，一方面受到上处于表面层的液体分子，一方面受到上方气体分子作用，另一方面又受到下方方气体分子作用，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液体分子作用。而液体分子比气体分子的作用强，所以，

12、表面层分子排列比液的作用强，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体内部要稀疏些，分子间距离较液体内部也大一点部也大一点 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。 液面各部分间的相互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 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

13、述，几何性质用来描述，几何性质用体积体积(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.1 1、文字表述：、文字表述：一定质量某种气体，在温一定质量某种气体，在温度不变的情况下，压强度不变的情况下，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=pV=C 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，压强不太大温度不太低，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

14、马略特定律马略特定律)小试牛刀小试牛刀一定质量气体的体积是一定质量气体的体积是20L20L时，压强为时，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，压强为多大？设气时，压强为多大？设气体的温度保持不变。体的温度保持不变。2211VpVp解：以气体为研究对象，解：以气体为研究对象， 由由 得得PaVVpp521121025. 1二、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：等温线上的某点表示气体的一个确物理意义：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，即定状态。同一

15、条等温线上的各点温度相同，即p p与与V V乘积相同。乘积相同。p1/V0Vp0ABp 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不同温度下的等温线是不同的，请的，请判断判断出下图中哪条出下图中哪条等温线等温线的的温度高温度高？理由理由是是什么什么？12tt 不同温度下的等温线，离原点越远，温度越高。不同温度下的等温线，离原点越远，温度越高。例例2：一个体积为一个体积为V的沼气泡从池塘底浮起，若水深的沼气泡从池塘底浮起，若水深为为3m，沼气泡从池底上升到水面时，它的体积将变为，沼气泡从池底上升到水面时，它的体积将变为多少？（设多少？（设 ，大气压强，大气压强

16、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1一、等容过程一、等容过程 1等容过程：气体在体积不变的情况下等容过程：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 3查理定律：查理定律：一定质量的某种气体，在一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强体积不变的情况下，压强p与热力学温与热力学温度度T成正比（成正比（ p T ） 2211TpTpCTp可写成可写成或或（1）查理定律是实验定律，由法国科学家查理）查理定律是实验定律，由

17、法国科学家查理通过实验发现的通过实验发现的（2）成立条件：气体质量一定，体积不变）成立条件：气体质量一定，体积不变3 3、适用范围：、适用范围：温度不太低，压强不太大温度不太低，压强不太大 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一定质量的某种气体在等容变化过程中，压强过程中，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在直角坐标系中的图象叫做等容线在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，其延长图象，其延长线经过坐标原点，斜率反映体积大小，如图所线经过坐标原点，斜率反映体积大小，如图所示示（3）一定质量气体

18、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，斜率越大，体积越小不同体积下的等容线，斜率越大，体积越小（同一温度下，压强大的体积小）如图所示，（同一温度下，压强大的体积小）如图所示，V2V1 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，体积（一定的，体积（V）保持不变时，其单位体积）保持不变时，其单位体积内的分子数（内的分子数（n）也保持不变，当温度（）也保持不变，当温度（T）升）升高时，其分子运动的平均

19、速率（高时，其分子运动的平均速率（v）也增大，）也增大，则气体压强（则气体压强（p）也增大；反之当温度（）也增大；反之当温度（T）降）降低时，气体压强（低时，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：3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，体积在压强不变的情况下，体积V与热力学与热力学温度成正比（温度成正比（ V T ）.2211TVTVCTV可写成或（1）盖）盖吕萨克定律是实验定律，由法国科学吕萨克定律是实验定律，由法国科学家家 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：气体质量一定，压强不变

20、）成立条件：气体质量一定，压强不变三、等压过程三、等压过程 4等压线等压线（1）等压线：一定质量的某种气体在等压变化过程中，）等压线：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，其延长线经图象，其延长线经过坐标原点，斜率反映压强大小，如图所示过坐标原点，斜率反映压强大小，如图所示（3）一定质量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

21、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，斜率越大，压强越不同压强下的等压线，斜率越大，压强越小（同一温度下，体积大的压强小）如图所小（同一温度下，体积大的压强小）如图所示示21 一一. .理想气体理想气体 假设有这样一种气体，它在假设有这样一种气体，它在和和下都下都气体实验定律气体实验定律, ,我们把这样的气体叫我们把这样的气体叫做做“”。1 1、理想气体是不存在的，是一种理想模型。、理想气体是不存在的，是一种理想模型。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。一定质量的某种理想

22、气体在从一个状态变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，尽管化到另一个状态时，尽管p、V、T都可能改变，但是都可能改变，但是压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。压强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 122PPTT1、如图所示，一定质量的理想气体，由状态、如图所示，一定质量的理想气体，由状态A沿沿直线直线AB变化到变化到B，在此过程中，气体分子的平均，在此过程中，气体分子的平均速率的变化情况是（速率的变化情况是（ ）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

23、增大、先减小后增大D、先增大后减小、先增大后减小D2对于一定质量的理想气体，可能发生的过程是对于一定质量的理想气体，可能发生的过程是 ( ) A压强和温度不变，体积变大压强和温度不变，体积变大 B温度不变，压强减少，体积减少温度不变，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C3如图所示，导热性能良好的气缸开口向下，缸内用如图所示，导热性能良好的气缸开口向下，缸内用一活塞封闭一定质量的气体，活塞在气缸内可以自由一活塞封闭一定质量的气体，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

24、统处于滑动且不漏气，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平衡状态。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，在这一过程中的平衡状态的过程可视为一缓慢过程，在这一过程中气缸内气缸内 ( )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B4. 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，体积增大，分

25、子的平均动能一定增大、压强增大，体积增大，分子的平均动能一定增大 B 、压强减小，体积减小，分子的平均动能一定增大、压强减小，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 5用隔板将一绝热容器隔成用隔板将一绝热容器隔成A和和B两部分，两部分，A中盛有中盛有一定质量的理想气体，一定质量的理想气体，B为真空（如图为真空（如图）。现把隔）。现把隔板抽去，板抽去，A中的气体自动充满整个容器（如图中的气体自动充满整个容器（如图），

26、），这个过程中称为气体的自由膨胀。下列说法正确的是这个过程中称为气体的自由膨胀。下列说法正确的是 ( )A自由膨胀过程中，气体分子只作定向运动自由膨胀过程中，气体分子只作定向运动B自由膨胀前后，气体的压强不变自由膨胀前后，气体的压强不变C自由膨胀前后，气体的温度不变自由膨胀前后，气体的温度不变D容器中的气体在足够长时间内容器中的气体在足够长时间内, 能全部自动回到能全部自动回到A 部分部分ABABC6.对一定质量的气体，下列说法中正确的是对一定质量的气体，下列说法中正确的是 ( )A.温度升高，压强一定增大温度升高，压强一定增大 B.温度升高，分子热运动的平均动能一定增大温度升高，分子热运动的

27、平均动能一定增大C.压强增大，体积一定减小压强增大，体积一定减小 D.吸收热量，可能使分子热运动加剧、气体体积增大吸收热量，可能使分子热运动加剧、气体体积增大B D二、饱和汽和饱和汽压二、饱和汽和饱和汽压1.1.饱和汽饱和汽 在密闭容器中的液体不断的蒸发，液面上的蒸气也不在密闭容器中的液体不断的蒸发，液面上的蒸气也不断地凝结，当这两个同时存在的过程达到断地凝结，当这两个同时存在的过程达到动态平衡动态平衡时，时，宏观的蒸发也停止了，这种与液体处于动态平衡的蒸宏观的蒸发也停止了，这种与液体处于动态平衡的蒸气叫做饱和汽。气叫做饱和汽。2.2.未饱和汽：未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸气没有达到饱和状态

28、的蒸气3.3.饱和汽压：饱和汽压： 在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，因而饱和汽的压强也是一定的，这个压强叫做因而饱和汽的压强也是一定的，这个压强叫做这种液体的饱和汽压。这种液体的饱和汽压。三、空气的湿度三、空气的湿度1.1.绝对湿度：绝对湿度：空气里所含水汽的压强空气里所含水汽的压强2.2.相对湿度：相对湿度：在某一温度下，水蒸汽的压强与同温度下在某一温度下，水蒸汽的压强与同温度下饱和汽压的比，称为空气的相对湿度。饱和汽压的比，称为空气的相对湿度。相对湿度相对湿度=水蒸汽的实际压强水蒸汽的实际压强同温度下的饱和汽压同温度下的饱和汽压即即B=p

29、psX100%3.3.影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素素, ,不是空气中水蒸气的绝对数量不是空气中水蒸气的绝对数量, ,而是空气中水蒸气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的压强与同一温度下水的饱和汽压的差距. .四、空气的湿度四、空气的湿度1.1.空气的相对湿度常用湿度计来测量。空气的相对湿度常用湿度计来测量。2.2.常用的湿度计有干湿泡湿度计、毛发湿度计和湿度常用的湿度计有干湿泡湿度计、毛发湿度计和湿度传感器等传感器等 水蒸气的压强离饱和汽压越远水蒸气的压强离饱和汽压越远, ,越有利于水的蒸发越有利于水的蒸发, ,人们感觉干爽人们感觉干爽. .