液体金属

热学固体和液体

发布时间:2022/10/26 15:35:17   
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一、固体

固体是无处不在的

1.晶体与非晶体的概念

由分子、原子或离子按一定的规律重复排列而成的固体叫作晶体。晶体的外形具有规则的几何形状,如食盐晶体呈立方体,石英的晶体中间是六棱柱,两端是六棱锥,雪花是冰的晶体,各种雪花的形状都是六角形的。像玻璃、松香、沥青等没有规则的几何形状的固体,其中的原子不按照一定空间顺序排列,叫作非晶体。

2.晶体与非晶体的差异

晶体的生长

①.形状:晶体有规则的几何形状,非晶体则没有规则的几何形状。

②.物理性质:晶体的物理性质与方向有关(这种特性叫各向异性),非晶体的物理性质在各个方向是相同的(这种特性叫各向同性)。 晶体具有各向异性,但并不是每种晶体在各种物理性质上都表现出各向异性。云母导热性上表现出显著的各向异性,而有些晶体在导电性上表现出显著的各向异性,如方铝矿,有些晶体在光的折射上表现出显著的各向异性,如方解石。非晶体具有各向同性。

③.熔点:晶体都有固定的熔点,而非晶体没有固定的熔点。

3.晶体与非晶体之间的转化

晶体模型

①.一种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现,例如水晶。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,即一种物质是晶体还是非晶体并不是绝对的。

②.许多非晶体在一定的条件下可以转化为晶体。

③.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。

4.单晶体与多晶体

单晶体:如果一个物体就是一个完整的晶体,这样的晶体叫作单晶体。常见的单晶体:雪花、食盐小颗粒、单晶硅、单晶锗等。

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,这样的物体叫作多晶体。其中的小晶体叫作晶粒。常见的金属就是多晶体。

多晶体

①.多晶体的特性

a.没有规则的几何形状,在物理性质上不具备各向异性(同非晶体),但每一晶粒内部都是各向异性的;

b.有确定的熔点。

②.多晶体和非晶体比较

a.多晶体和非晶体都没有规则的几何形状;

b.多晶体有一定的熔点,非晶体没有一定的熔点,所以固体是否有确定的熔点,可作为区分晶体和非晶体的标志;

c.多晶体和非晶体的一些物理性质都表现为各向同性。

5.液晶

液晶是一种液态晶体,它一方面像液体,具有流动性,另一方面又像晶体,具有各向异性。有一种液晶,在外加电压的影响下会由透明状态变成混浊状态,去掉电压又恢复透明。电子手表与电子计算器就是利用液晶的这种性质来显示数字的。

二、液体

液体无处不在

1.液体的微观结构

液体分子短程排列具有有序性,称为短程有序。液体分子在平衡位置上有一定的振动时间,该时间称为定居时间τ。液体具有一定体积,没有固定的形状,易流动,各向同性,分子相互作用比热振动占优势。

2.液体的表面现象

荷叶上的小水滴和草上的露珠会呈球形,一滴汞能成为球形在玻璃板上滚动,而不附着在玻璃板上,细玻璃管插入水中,管里的水面比容器里的水面要高,这些现象都跟液体表面的性质有关。

①.跟气体接触的液面薄层叫作表面层。液体的表面层好像是绷紧的橡皮膜一样,具有收缩的趋势。

②.在洁净的玻璃片上放一滴水,水能扩展形成薄层,附着在玻璃板上。这种液体附着在固体表面上的现象叫作浸润。

③.毛细现象:浸润液体在细管内液面升高的现象和不浸润液体在细管内液面降低的现象,叫作毛细现象。

毛细现象的例子

3.饱和蒸汽、未饱和蒸汽和饱和蒸汽压

①.液体蒸发时,液体内部平均动能较大的分子不断逸出液面成为蒸气,但同时蒸气中也有分子回到液体内。当在同一时间内,逸出液面的分子数和回入液体的分子数相等时,液面上方的蒸气密度不再增大,此时的蒸汽即为饱和蒸汽。固体升华时,与同种物质的固态处于动态平衡的蒸气,也称饱和蒸汽。而没有达到饱和程度的蒸汽体叫未饱和蒸汽。

②.在一定温度下,与液体或固体处于相平衡的蒸气所具有的压力称为饱和蒸气压。同一物质在不同温度下有不同的蒸气压,并随着温度的升高而增大。

4.相对湿度

水分子扩散现象决定了湿度的存在

空气有吸收水分的特征,湿度的概念是空气中含有水蒸气的多少。它有三种表示方法:

①.第一是绝对湿度,它表示每立方米空气中所含的水蒸气的量,单位是千克/立方米;

②.第二是含湿量,它表示每千克干空气所含有的水蒸气量,单位是千克/千克干空气;

③.第三是相对湿度,表示空气中的绝对湿度与同温度下的饱和绝对湿度的比值,得数是一个百分比。(也就是指在一定时间内,某处空气中所含水汽量与该气温下饱和水汽量的百分比)。

相对湿度用RH表示。相对湿度的定义是单位体积空气内实际所含的水气密度(用d1表示)和同温度下饱和水气密度(用d2表示)的百分比,即RH(%)=d1/d2×%;另一种计算方法是:实际的空气水气压强(用p1表示)和同温度下饱和水气压强(用p2表示)的百分比,即RH(%)=p1/p2×%。



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