第六节物态和相变

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1、第六章物态与相变教学目的与要求：了解表面张力与表面能；掌握球形液面附加压强及其运算；理解润湿与不润湿以及毛细现象；理解相与相变的概念，了解汽化与凝结的物理现象，了解真实气体等温线和范德瓦耳斯等温线；了解一级相变和连续相变的特征；了解固—液、固—气相变；了解相图与克拉珀龙方程。教学方法：课堂讲授。教学中注意与自然现象、与日常生活的联系，使学生对物理现象能更好地理解。教学重点：球形液面附加压强及其运算，润湿与不润湿，毛细现象教学时数：6学时主要教学内容：§6.1物质的五种物态构成物质的分子的聚合状态称为物质的聚集态，简称物态。五种物态

2、：固态、液态、气态、等离子态、超密态。凝聚态：液态、固态1、等离子态①等离子态：也称等离子体，由有足够数量的自由带电粒子（也可包含一些中性粒子）所组成的在宏观上呈现电中性的物质系统。(集体行为)②人造等离子体：等离子电视、日光灯中发光的电离气体天然等离子体：太阳及其它恒星大气、太阳风、许多星际物质；地球的电离层及以上空间；极光和闪电是地球上存在的天然等离子体辐射现象。例1等离子电视§等离子电视就是用等离子屏作为显示部件的电视机，等离子彩电又称“壁挂式电视”，不受磁力和磁场影响，具有机身纤薄、重量轻、屏幕大、色彩鲜艳、画面清晰、亮度

3、高、失真度小、节省空间等优点。§等离子屏(简称为PDP)：大量的等离子管排列在一起构成屏幕，每个等离子管对应的每个小室内都充有氖氙气体。§在等离子管电极间加上高压后，使之产生等离子气体，然后使等离子气体放电，使其发出肉眼看不见的紫外光。这种紫外光照射到后面玻璃上的红，绿，蓝三色荧光体，它们再发出我们在显示屏上看到的可见光。§每个等离子管作为一个像素，由这些像素的明暗和颜色变化组合使之产生各种灰度和色彩的图像。例2、极光§通常极光是出现于离地面100—200公里的高空，§太阳不断释放出大量电子和质子，我们称之为“太阳风”。极光就是太

4、阳风与地球磁场及大气产生交互作用出现的现象。§射入地球的高能电子是顺着磁场被导引到两极，并与地球高层大气中的稀薄气体碰撞，大气中分子取得电子的部分能量而电离，然后等离子气体放电（能级越迁），并放出一定波長的光，就是极光。§因此极光所放出光之顏色与气体成分、电子能量的大小、气体有多稀薄等因素都有关系。例3闪电在强大的电场力的作用下，云中的自由电荷很快地向地面移动。在运动过程中，电子与空气分子发生碰撞，致使更多的空气分子电离。2、超密态①超密态：物质的密度数量级非常大，甚至可以与质子或中子的密度（）相比拟。 （电子的行为类似金属中的自

5、由电子气）②自然界中的超密态：老年恒星的星体：白矮星、中子星（脉冲星）、黑洞、褐矮星3、固态①固体物质的主要特征是它保持自己一定的体积（与气态不同）和一定形状（与液态不同）的能力。 ②固体分为晶体和非晶体两大类。晶体微观结构：长程与短程上都有序。③固体材料的应用：A、原子能技术B、宇航技术C、无线电技术D、日常生活和工农业生产④对固体材料的内部结构，以及对其中的电子、原子的各种运动规律的研究已经发展成一门独立的综合性的学科-------固体物理学。⑤固体物理研究前沿：A、高度均匀、规则、有序化：超高纯度、微量搀杂、无位错B、远离理

6、想晶体：非晶态固体、准晶、团簇、纳米材料4、液态①液体微观结构：短程（几个分子直径线度）有序、长程无序。②液体分子的热运动：分子在平衡位置附近作振动。在同一单元中的液体分子振动模式基本一致，不同单元间分子振动模式各不相同。但这种状况只能保持短暂的时间（称为定居时间：10-10s），以后，由于涨落等其它因素，单元会被破坏，并和其它分子重新组成新单元，因而液体具有流动性。§6.2液体的表面现象界面：一种物质与另一种物质（或虽是同一种物质，但其微观结构不同）的交界处，是物质结构的过渡层。注意：界面不是几何学上抽象的平面或曲面，而是具有一

7、定厚度（一般为几个或十几个原子的线度）表面层：液体与气体交界，液体表面的过渡区域附着层：液体与固体交界，液体表面的过渡区域一、表面张力表面张力：作用于液体表面上的使液面具有收缩倾向的一种力。微观上看：是由于液体表面层内分子力作用的结果。气体液体液体表面层R0表面张力系数σ：液体表面单位长度上的表面张力。也等于等温条件下增加单位面积液体表面所增加的表面自由能。影响σ的因素：①液体成分。密度小、容易蒸发的液体σ小。②温度。温度升高，σ减小。③相邻物质的化学性质。④杂质。加入杂质能显著改变液体的σ二、弯曲液面的附加压强分类：（相对液面而

8、言）凸液面：常见的液滴，毛细管中水银表面，肥皂泡的外表面……凹液面：水中的气泡，毛细管中的水面，肥皂泡的内表面……附加压强的产生：弯曲液面内和液面外有一压强差dldfdf1df2φroSφRC球形液面附加压强(液体球内比球外增加的附加压强)：凸液面