固體和液體的性質(zhì)

1、固體和液體的性質(zhì)一、 教法建議拋磚引玉本章雖然是選學(xué)教材，但作為熱學(xué)知識(shí)的兩種狀態(tài)還是應(yīng)該知道的，那就從“知道的角度教給同學(xué)們吧，這對(duì)給學(xué)生一個(gè)完整的知識(shí)體系、擴(kuò)大知識(shí)面是大有好處的。本章的知識(shí)可以多做一些相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生去觀察，進(jìn)而總結(jié)出規(guī)律的知識(shí)。有些實(shí)驗(yàn)甚至可以讓學(xué)生自己去做，教師可以引導(dǎo)學(xué)生去觀察、引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步去研究，發(fā)揮其創(chuàng)新的能力，總結(jié)出規(guī)律。指點(diǎn)迷津從大鹽粒就可以看出晶體是有規(guī)則的幾何形狀，而石蠟則沒有固定幾何形狀，你怎么捏，它的形狀就按你預(yù)想的形狀變化。在做各向同性還是各向異性的實(shí)驗(yàn)時(shí)，同學(xué)們一定要自己做一下。玻璃片要選顯微鏡的蓋片，玻璃片上和云母片上要涂上一層薄薄的蠟，烤

2、熔了放涼即可。鋼針要從背面加熱，你可以清楚地看到晶體的各向異性的特性。在研究表面張力時(shí)，書上的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)都不難做，你可以做一下，并分析一下為什么刺右邊時(shí)棉線被拉向左側(cè)，刺左邊時(shí)棉線被拉向右側(cè)。若中間是個(gè)棉線圈，當(dāng)你刺破線圈內(nèi)的肥皂膜時(shí)，棉線圈被拉得圓圓的。從這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以說明液體表面有收縮到最小的趨勢(shì)。最后給你個(gè)作業(yè)題：你把縫衣針放在水面上而不下沉嗎？用此來看液面的表面張力多大啊。浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)對(duì)同學(xué)們來說也是非常熟悉的現(xiàn)象，將一滴水滴在玻璃上將出現(xiàn)什么現(xiàn)象？若滴在荷葉上又將如何？這就是浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)，然后同學(xué)們可以討論什么浸潤(rùn)什么？什么不浸潤(rùn)什么？最后再看看書。毛細(xì)現(xiàn)象也可通過實(shí)驗(yàn)來觀察，取不同粗細(xì)

3、的玻璃管插入水中和水銀中，可看到毛細(xì)現(xiàn)象，毛細(xì)現(xiàn)象的產(chǎn)生原因可參見教材211頁(yè)倒數(shù)第三段的分析。我們?cè)诔踔幸呀?jīng)研究過熔化和凝固，我們可以在初中知識(shí)的基礎(chǔ)上，對(duì)熔化過程、熔點(diǎn)和熔化熱作進(jìn)一步研究。二、 學(xué) 海 導(dǎo) 航思維基礎(chǔ)1. 知道固體分為晶體和非晶體，晶體又分為單晶體和多晶體例：在下列物質(zhì)中， 是晶體； 是非晶體；其中 屬于單晶體，而 屬于多晶體。 塑料；明礬；松香；玻璃；cuso4·10h2o；冰糖；糖果；單晶硅；鋁塊；橡膠。分析：明礬是a1k（so4）2·5h2o，而cuso4·10h2o是硫酸銅的水合物，又稱為綠礬（膽礬），冰糖、單晶硅；鋁塊是晶體、塑料、

4、松香、玻璃、糖果、橡膠是非晶體。在晶體中明礬、膽礬、單晶硅是單晶。2. 掌握晶體和非晶體的區(qū)別例：晶體和非晶體在外形上有差別，晶體都具有 而非晶體 ，另外它們?cè)?的性質(zhì)上也有所不同。分析：晶體是具有規(guī)則幾何形狀的物體，而非晶體則是沒有規(guī)則幾何形狀的物體。晶體還具有各向異性的性質(zhì)，有的晶體導(dǎo)熱性各向不一樣，有的晶體導(dǎo)電性各向不一樣。總之晶體和非晶體的物理性質(zhì)不同。3. 能正確說明各向異性和各向同性的含義例：關(guān)于晶體和非晶體，下列說法中正確的是：（1） 單晶體具有各向異性；（2） 多晶體具有各向同性；（3） 非晶體的各種物理性質(zhì)，在各個(gè)方向上都是相同的；（4） 晶體的各種物理性質(zhì)，在各個(gè)方向上都是

5、不同的。分析：以上4條都是正確的，但是要注意具體到某種晶體了，它可能只是某種物理性質(zhì)各向異性較明顯。例云母片就是導(dǎo)熱性明顯，方解石則是透光性上明顯，方鉛礦則在導(dǎo)電性上明顯。但籠統(tǒng)提晶體就說各種物理性質(zhì)是各向異性。例：各向異性是用來描述：（1） 非晶體沒有規(guī)則的幾何形狀；（2） 非晶體內(nèi)部的物理性質(zhì)與方向的關(guān)系；（3） 多晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；（4） 晶體內(nèi)部的物理性質(zhì)與方向的關(guān)系。分析：各向異性是說明由于晶體內(nèi)部的物理性質(zhì)與方向有關(guān)的特性的。4. 能分析晶體和非晶體在性質(zhì)上的不同例：判別物質(zhì)是晶體還是非晶體，比較正確的方法是：（1） 從外形上來判斷；（2） 從各向異性或各向同性上來判斷；（3） 從導(dǎo)

6、電性能來判斷；（4） 從有無熔點(diǎn)來判斷。分析：晶體的最大特征就是各向異性和有固定熔點(diǎn)。5. 知道晶體內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)的物理模型例：組成晶體的物質(zhì)微粒是 ，依照一定的 在空間中排列成整齊的行列，這種有規(guī)則的排列稱為 。答案：分子、原子或離子 規(guī)律 空間點(diǎn)陣分析：晶體分為離子晶體、原子晶體、分子晶體和金屬晶體四類。6. 知道某些物質(zhì)具有多形性例：晶體的多形性，是因?yàn)橛行┪镔|(zhì)能夠生成幾處 。如碳就有 、 等不同的形狀。答案：不同的結(jié)晶結(jié)構(gòu)、金鋼石、石墨7. 能利用空間點(diǎn)陣的理論解釋晶體特性產(chǎn)生的原因晶體外形的有規(guī)則和它在各向異性的特點(diǎn)都是由于晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)有規(guī)則的緣故，而非晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒的排列是不規(guī)則

7、的，由于微粒的數(shù)目非常多，平均起來，各個(gè)方向的物理性質(zhì)就相同了。例：組成物質(zhì)的微粒的空間點(diǎn)陣，可用來解釋：（1） 晶體有規(guī)則的幾何形狀，非晶體沒有；（2） 晶體能溶于水，而非晶體不能；（3） 晶體的導(dǎo)電性較非晶體強(qiáng)；（4） 晶體的機(jī)械強(qiáng)度不如非晶體；（5） 單晶體的各向異性；（6） 非晶體的各種物理性質(zhì)在各方向上都相同。答案：（1）、（5）、（6）。例：關(guān)于晶體和非晶體，正確的說法是：（1） 它們由不同的空間點(diǎn)陣構(gòu)成的；（2） 晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒是有規(guī)則地排列的，而非晶體內(nèi)部物質(zhì)微粒排列是不規(guī)則的；（3） 晶體內(nèi)部的微粒是靜止的，而非晶體內(nèi)部的物質(zhì)微粒是不停地運(yùn)動(dòng)著；（4） 在物質(zhì)內(nèi)部的各個(gè)平

8、面上，微粒數(shù)相等的是晶體，數(shù)是不等的是非晶體。分析：空間點(diǎn)陣是晶體的特殊結(jié)構(gòu)，是晶體的一個(gè)特性。所以（1）是錯(cuò)誤的。組成物體的微粒永遠(yuǎn)在作熱運(yùn)動(dòng)，不管是晶體還是非晶體。所以（3）是錯(cuò)的。非晶體就提不到什么層面的問題，即使是晶體各個(gè)層面也不見得相等。所以（4）也是錯(cuò)的。8. 能利用分子運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)，解釋液體表面張力產(chǎn)生的原因例：液體表面張力產(chǎn)生的原因是：（1） 表面張力產(chǎn)生在液體表面層，它的方向跟液面垂直；（2） 表面張力產(chǎn)生在液體表面層，它的方向跟液面平行；（3） 表面張力產(chǎn)生在液體附著層，它的方向跟液面垂直；（4） 作用在任何一部分液面上的表面張力，總是跟這部分液面的分界線垂直。答案：（2）、

9、（4）。9. 能利用液體表面張力的知識(shí)解決實(shí)際問題例：在以下事例中，能用液體表面張力來解釋的是：（1） 草葉上的露珠呈圓球形；（2） 油滴在水面上會(huì)形成一層油膜；（3） 用濕布不易擦去玻璃窗上的灰塵；（4） 油瓶外總是附有一層薄薄的油。分析：要抓住表面張力產(chǎn)生的原因，再結(jié)合實(shí)例的具體現(xiàn)象去分析。液體的表面層由于與空氣接觸，所以表面層里分子的分布比較稀疏、分子間呈引力作用，在這個(gè)力作用下，液體表面有收縮到最小的趨勢(shì)，這個(gè)力就是表面張力，結(jié)合四個(gè)例子看，只有（2）中油膜不是收縮而是擴(kuò)散，所以（2）不能用表面張力的理論來解釋。10.知道液體的表面具有收縮的趨勢(shì)例：如圖7-1所示，布滿了肥皂膜的金屬框

10、架上有一段質(zhì)量不計(jì)的棉紗，現(xiàn)將金屬框架下部分的肥皂膜刺存，則棉紗將如圖中： 圖7-1分析：要注意是有收縮成最小的趨勢(shì)。（4）是正確的。11.知道浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)的現(xiàn)象例：分別畫出細(xì)玻璃管中水銀柱和水柱上下表面的形狀。分析：水對(duì)玻璃是浸潤(rùn)物體，而水銀對(duì)玻璃不浸潤(rùn)、畫的時(shí)候要注意虛線表示的是液面。 圖7-2 圖7-312.能利用微觀的觀點(diǎn)解釋浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)的現(xiàn)象例：液體和固體接觸時(shí)，附著層表面具有縮小的趨勢(shì)是因?yàn)椋海?） 附著層里液體分子比液體內(nèi)部分子稀疏；（2） 附著層里液體分子相互作用表現(xiàn)為引力；（3） 附著層里液體分子相互作用表現(xiàn)為斥力；（4） 固體分子對(duì)附著層里液體分子的引力比液體分子之間的引力

11、強(qiáng)分析：首先從題設(shè)中看出液體對(duì)固體來說是不浸潤(rùn)的，而后再對(duì)附著層液體分子的作用進(jìn)行研究。在出現(xiàn)不浸潤(rùn)現(xiàn)象時(shí)，在附著層里出現(xiàn)了跟表面張力相似的收縮力，即引力。并且附著層里分子的分布，雖比起表面層要密一些，但比起液內(nèi)還是要稀疏，所以附著層分子受引力比液內(nèi)分子受引力要大些。因此，本題答案為（2）、（4）。例：若液體對(duì)某種固體是浸潤(rùn)的，當(dāng)液體裝在由這種固體物質(zhì)做成的細(xì)管時(shí)，則：（1） 附著層分子密度大于液體內(nèi)分子的密度；（2） 附著層分子的作用力表現(xiàn)為引力；（3） 管中的液面一定是凹彎月面的；（4） 液面跟固體接觸的面積有擴(kuò)大的趨勢(shì)。分析：這首先是浸潤(rùn)現(xiàn)象，這時(shí)固體分子與液體分子間的引力相當(dāng)強(qiáng)，造成附

12、著層內(nèi)分子的分布就比液體內(nèi)部更密，這樣就會(huì)使液體間出現(xiàn)了相互推力，使液體跟固體接觸的面積有擴(kuò)大的趨勢(shì)。 （1）、（3）、（4）正確。13.能知道各種毛細(xì)現(xiàn)象例：分別畫出插入在水槽和水銀槽中的細(xì)玻璃管中液柱的大概位置： 圖7-4分析：水銀對(duì)玻璃是不浸潤(rùn)的，而水對(duì)玻璃是浸潤(rùn)的。14.能利用分子間的作用解釋毛細(xì)現(xiàn)象的成因例：液體在毛細(xì)管中，液面上升是由于液體 層分子的 力和 層分子間的 相互作用的結(jié)果。當(dāng)與上升液柱 相等時(shí)，液柱就不再上升。答案：附著層、相斥、表面層、表面張力、重力。15.能理解晶體熔化時(shí)熔點(diǎn)的物理意義例：萘的熔點(diǎn)為80。80的液態(tài)萘分子與80的固態(tài)萘分子相比，具有：（1） 相等的平

13、均功能和相等的勢(shì)能；（2） 相等的平均功能和較多的勢(shì)能；（3） 較多的平均功能和相等的勢(shì)能；（4） 較少的平均功能和相等的勢(shì)能；分析：萘的熔化過程是在80時(shí)溫度保持一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間不變化，此時(shí)它吸收熱只造成了萘的狀態(tài)變化，這個(gè)溫度就是熔點(diǎn)。溫度不變化意味著萘分子的平均功能沒有發(fā)生變化，因?yàn)闇囟仁欠肿悠骄鶆?dòng)能的標(biāo)志。而由于在這一過程中萘由固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)化，萘的分子間距離要加大。此時(shí)，萘晶體要從外界吸收熱量來破壞晶體的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，所以吸熱只是為了克服分子間的引力做功，只增加了分子的勢(shì)能。因此，80的液態(tài)萘分子與同溫固態(tài)萘分子相比，弄虛作假有相等的平均動(dòng)能和較多的分子勢(shì)能。學(xué)法指要例1：下列敘述中哪點(diǎn)是正

14、確的？（1） 液體表面張力隨溫度升高而增大；（2） 液體盡可能在收縮它的表面積；（3） 液體表面層的分子比液體內(nèi)部的分子有更大的勢(shì)能；（4） 液體表面層的分子分布要比液體內(nèi)部分子分布來得緊密些。分析：這是有關(guān)液體表面分子相互作用的問題。液體的表面層由于和氣體接觸與內(nèi)部情況不同，表面層分子的分布要比內(nèi)部稀疏。這樣分子間就表現(xiàn)為引力了，即表面張力，這樣液體表面就有收縮到最小的趨勢(shì)。隨溫度的升高，表面層分子距離更要增大，引力作用隨之而減小，所以表面張力要減小。而在液內(nèi)，分子間的引力基本等于斥力，當(dāng)rr0時(shí)，分子勢(shì)能最小。在表面層，r>r0，所以分子勢(shì)能比液體內(nèi)部的分子勢(shì)能大。答案：b、c。例2

15、：200g10的冰投入到500g4的水中（冰的比熱為2.1×103j/kg·，熔化熱為3.36×105j/kg）平衡后，（1） 系統(tǒng)的溫度；（a） 大于；（b） 小于0；（c） 等于0，有冰熔化；（d） 等于0，有水結(jié)冰；（e） 等于0，沒有熔化和結(jié)冰。（2） 系統(tǒng)中冰的質(zhì)量有（a）0g；（b）100g；（c）187.5g；（d）200g；（e）225g。分析：（1）一般這樣的題都選0為參考點(diǎn)，先比較200g10的冰變成0的冰需多少熱？500g4的水為成0的水能放出多少熱？二者進(jìn)行比較，如果q吸>q熱，則可進(jìn)一步看能熔化多少冰，如果冰能全部熔化所需熱量還不足

16、水變成0放出的熱，則再計(jì)算熔化成的水溫度還能升到多高？若q吸=q熱則冰升溫到0，水降溫到0后，既沒有冰熔化，也沒有水結(jié)成冰。若q吸>q熱，說明水降成0后，有水結(jié)成了冰，這時(shí)就要看水凝固了多少冰，若水全部凝固放出的熱還小于冰變成0冰所吸收的熱，則需再計(jì)算水凝固成冰后，降了多少溫度。解：（1）先計(jì)算200g10的冰升溫到0需吸收的熱量：q=cmtq吸=2.1×103j/kg·×0.2kg×0-（-10）=4.2×103j再計(jì)算500g4的水降溫到0，要放出的熱量：q放=4.2×103j/kg·×0.5×

17、（4-0）=8.4×103jq吸<q放。有冰的熔化答案為c。（2）先計(jì)算剩余的熱能熔化多少冰。·m·m則m=187.5g答案為c。思維體操例：如圖7-5食鹽（nacl）的晶體是由鈉離子和氯離子組成的。這兩種離子在空間中三個(gè)互相垂直的方向上，都是等距離地交錯(cuò)排列著。已知食鹽質(zhì)量為58.5g/mol，食鹽的密度是2.2g/cm3。阿伏加德羅常數(shù)為6.0×1023mol-1。在食鹽晶體中兩相距最近的鈉離子的中心點(diǎn)距離的數(shù)值最接近于（就下面四個(gè)數(shù)據(jù)比） 圖7-5（1）3.0×10-8cm； （2）3.5×10-8cm；（3）4.0

18、15;10-8cm； （4）5.0×10-8cm。分析：一個(gè)氯化鈉分子體積為 =從圖中可看出，每個(gè)鈉離子都由它相鄰的8個(gè)小正立方體所共用，從圖中可分析出每?jī)蓚€(gè)小正立方體只含有一個(gè)鈉離子和一個(gè)氯離子，所以一個(gè)氯化鈉分子的體積相當(dāng)于圖中兩個(gè)正方方體的體積，設(shè)每個(gè)小正立方體的邊長(zhǎng)為a，則有：2a3=v0。設(shè)在食鹽晶體中兩個(gè)距離最近的鈉離子中心點(diǎn)距離為d，則d= =62.5×10-24（cm）3可用備選答案的四個(gè)數(shù)值，計(jì)算其立方值，d3，看哪個(gè)最接近62.5×10-24,就可以了。由計(jì)算可知c最接近。三、 智 能 顯 示心中有數(shù) 單晶體 1.固體 晶體 多晶體 非晶體2.

19、固體特性類別天然幾何外形物理性質(zhì)的方向性固定的熔點(diǎn)特 點(diǎn)原 因特 點(diǎn)原因特 點(diǎn)原因單晶體有物體微粒排列有規(guī)則各向異性物體微粒排列有規(guī)則有需破壞點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)多晶體無內(nèi)部結(jié)構(gòu)無規(guī)則各向同性內(nèi)部結(jié)構(gòu)無規(guī)則有需破壞點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)非晶體無物質(zhì)微粒排列無規(guī)則各向同性物體微粒排列無規(guī)則無無點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)需破壞3.空間點(diǎn)陣：組成晶體的物質(zhì)微粒是有規(guī)則的、周期性的。這些物質(zhì)微粒所在的點(diǎn)稱為結(jié)點(diǎn)，結(jié)點(diǎn)的總稱為空間點(diǎn)陣。4.液體的表面性質(zhì)（1） 表面張力；（2） 在表面張力作用下液體表面有收縮到最小的趨勢(shì)。5.浸潤(rùn)和不浸潤(rùn)：是講液體表面的分子與接觸的固本分子作用的情況。（1） 浸潤(rùn)：液體表面的分子與接觸的固體的分子相互吸引，使液體

20、有附著在固體表面上的現(xiàn)象。（2） 不浸潤(rùn)：與浸潤(rùn)相反。6.毛細(xì)現(xiàn)象：浸潤(rùn)液體在細(xì)管內(nèi)升高的現(xiàn)象和不浸潤(rùn)液體在細(xì)管內(nèi)降低的現(xiàn)象。7.熔化和凝固：物體從固態(tài)變成液態(tài)的過程叫熔化，反之則叫凝固。動(dòng)腦動(dòng)手1. 如果物體具有各向同性的性質(zhì)，則它可能是：（1） 非晶體；（2）晶體；（3）單晶體；（4）多晶體。2. 有一固體，外形呈規(guī)則的六面體，則它：（1） 一定是晶體；（2）一定是多晶體；（3）一定是非晶體；（4）可能是晶體，也可能是非晶體。3. 所謂“晶體的多形性”，反映的是：（1） 同一種物持能夠生成幾種不同的晶體；（2） 不同物質(zhì)晶體的形狀各不相同；（3） 晶體在各方向上的物理性質(zhì)是不同的；（4） 晶體內(nèi)部物質(zhì)微粒間的相互作用較強(qiáng)；（5） 晶體在一定條件下可轉(zhuǎn)化成非晶體。4. 比較金剛石和石墨的結(jié)果是：（1） 它們是同一種物質(zhì)，只是內(nèi)部微粒的空間點(diǎn)陣不同。（2） 它們的物理性質(zhì)有很大的差異；（3） 由于它們空間點(diǎn)陣不同，所以金剛石為晶體，石墨是非晶體。（4） 金剛石是單晶體，石墨是多晶體。5. 毛細(xì)現(xiàn)象包括：（1） 浸潤(rùn)液體在細(xì)管內(nèi)液面會(huì)升高；（2） 浸潤(rùn)液體在細(xì)管內(nèi)液面會(huì)降低；（3） 不浸潤(rùn)液體在細(xì)管內(nèi)液面會(huì)升高；（4） 不浸潤(rùn)液體在細(xì)管內(nèi)液面會(huì)降低。6. 液體表面有收縮到最小面積趨勢(shì)的原因是：（1） 由于液體的流動(dòng)性；（2