高中物理讲义第九章固体液体和物态变化教案(物理选修3-3固体液体和物态变化)
导语:高中物理讲义:第九章固体液体和物态变化,第1节《固体》
上一章我们研究了气体的性质,这一章我们进一步来学习固体和液体的性质,最后我们来研究三者间物态的变化。对这一章高考的命题要求,依然是选择题。
第一节我们先来研究固体的性质
一,固体的分类:晶体和非晶体
我们把日常生活中的常见固体分成两类:一类像冰,石英(水晶),食盐,硫酸铜,明矾,蔗糖等,我们称它们为晶体;另外一类像蜡烛,松香,橡胶,沥青,石蜡,玻璃等,我们称之为非晶体。
晶体和非晶体的分类,是根据它们三个性质的区别。
1有无天然的几何形状
晶体有天然的几何形状,也就是说当它们从液体变为固体时会结晶出规则的形状。
比方说:雪花是六边形,食盐是立方体。
非晶体则不具有天然的几何形状。
需要注意的是:晶体可以进一步分类成单晶体和多晶体。比如单片雪花,单个食盐微粒是单晶体。
而大量的多个单晶体杂乱无章组合而成的晶体,就是多晶体。比方说雪花做成的雪球,许多食盐微粒粘在一起的大盐块,许多蔗糖粘在一起的大糖块。常见的金属也是多晶体。
单晶体有天然的几何形状,多晶体则没有天然的几何形状。
2有无确定的熔点
对于晶体,无论是单晶体还是多晶体,加热到一定的温度才开始融化。晶体有明确的熔点。比方说冰在标准大气压下,熔点是0摄氏度。
对于非晶体,从开始加热就开始融化,没有一个固体液体之间清晰的界限,没有明确的熔点。比方说夏天暴晒变软的沥青,拿在手里变软的蜡烛。
3有无各向异性
我们来看课本上的例子,把玻璃片和云母片上都涂上蜂蜡,用加热的针尖点在石蜡层背面。我们发现玻璃上的蜂蜡融化成了正圆形,说明玻璃的导热性在各个方向都是相同的,我们称为各向同性;但是在云母片上的蜂蜡则形成了一个椭圆,说明云母在各个方向上的导热性是不同的,我们称之为各向异性。
一般来说单晶体的导热性或者导电性或者某些光学性质,在不同方向上是不同的。我们说单晶体有各向异性。而大量单晶体组合而成的多晶体,或者非晶体则沿各个方向的物理性质都是相同的,具有各向同性。
综上:我们要确定物体到底是晶体还是非晶体,一个重要的判别依据就是有无确定的熔点。
二,晶体的微观结构
为什么晶体和非晶体在性质上会有这样大的差异?
原因是在于不同的物体微观结构上有很大的差异。
1982年人们用扫描隧道显微镜观察了各种物质的分子排列状况。
人们发现对于晶体他们的微粒会按照一定的规则在空间中分布,具有周期性。比方说石墨中碳原子按照六边形的层状结构排布;金刚石中的碳原子则按照三棱锥的空间结构进行排列;食盐中的氯化钠分子按照立方体的结构进行排布。
非晶体的分子则是杂乱无章的排布,没有规则性。
正是由于晶体和非晶体在微观上分子结构排布的有无规则性,导致晶体和非晶体在有无天然形状,有无确定熔点,各向同性和各项异性的差异。
最后需要强调一点:晶体和非晶体可以相互转化。比如水晶融化后形成石英玻璃,就是晶体转变为非晶体。比方说飞机发动机之所以难以制作,就是需要把非晶体的金属可以转化为晶体,使其能够克服上千度的高温而不融化。
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