热学--液态与固态

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1、复习、提问2第六章液态与固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。凝聚态：液态、固态（外加：等离子态与超密态）34§6.1固体一、引言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。固体材料的应用：原子能技术宇航技术无线电技术日常生活和工农业生产5678图1–16东方红一号卫星<东方红一号>(1970.4.24)9国际空间站10111213超导体(线)14核磁共振15钻石的原子隧道电子显微镜:铁原子在铜表面16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

2、的学科-------固体物理学。固体物理学凝聚态物理学手段：X射线衍射中子衍射扫描电子显微镜(SEM)透射电子显微镜(TEM)原子力显微镜电磁性质的测定等新材料17二、晶体与非晶体18（一）、晶体的宏观性质1、晶体具有规则的几何外形晶面角守恒定律：晶体规则外形体现在属于同一晶种的两个对应晶面间或两晶棱间夹角均恒定不变。晶面的交线称为晶棱，晶棱汇集点称为顶点。2、晶体具有各向异性特征3、晶体有固定的熔点和溶解热方解石晶体19（二）、单晶体和多晶体单晶体：在整块晶体中沿各个方向晶体结构周期性地、完整地重复。多晶体：微晶粒之间结晶排列方向杂乱无章。单晶体或

3、多晶体：只要由同种材料制成，它在给定压强下的熔点、溶解热是确定。这是鉴别晶体、非晶体的最简单的方法。20三、晶体的微观结构和对称性（一）晶体的微观结构1912年德国物理学家Laue(1879--1960)x射线证实晶体内部粒子呈规则排列，1914年获得诺贝尔物理奖结点：表示晶体粒子质心所在位置的这些点称为结点。结点的总体称为空间点阵。平移周期原胞：取一结点为顶点，其边长等于平移周期的平行六面体作为基本单元这样的基本单元称为原胞原胞各边的尺寸称为点阵常数。2122最简单的四种：面心立方点阵（fcc）;体心立方点阵（bcc）；六方密堆积点阵（hcc）；简

4、立方点阵。14种空间点阵23（二）、晶体的对称性及对称操作对称性是物质的状态和运动规律在对称性操纵下的性质。若将几何图形经过适当变换（如：旋转、平移、镜面反射、反演或这些对称操作的组合），其图形完全复原，则该图形即具有相应的对称性。（三）、长程有序与短程有序24四、晶体的结合键晶体结合力也称为化学键，在键形成时所放出的能量称为结合能。1、离子键离子键相互结合的单位不是原子而是离子。它们之间的结合依靠离子间库仑相互作用。离子晶体是由正、负离子构成的一个整体，是由正、负离子排列形成的空间点阵，这样的结合是最紧密的。如：NaCl特点：硬度较高、有透明感、呈

5、非金属光泽，熔点很高，在熔体中呈离子导电。252、共价键（又称原子键）当形成键的粒子（原子）的一方或双方的电子为非满壳层结构时，两粒子间产生电子交换作用致使形成电子对，这样所形成的化学键称为共价键。共价键定向性：指原子只能在特定的方向上形成共价键。饱和性：是指一个原子只能形成一定数目的共价键。由共价键组成的晶体称为原子晶体。如：金刚石特点：共价键的作用很强，所以原子晶体强度大、熔点高、升华热高、导电性低、挥发性低。26在冰和氟化氢等晶体中，具有单个共价键的一个氢原子与吸引电子能力很强的氧或氟等元素结合成共价键时，其电子云被氧或氟强烈吸引，其共有电子强

6、烈地偏向氧或氟，这种共价键的离子性特别强，以致使氢原子称为裸露的质子。这时，这个半径很小、带部分正电荷的裸露氢离子除与氧或氟结合外，还可以与另一个极性离子相结合，这种结合键称为氢键。4、范德瓦耳斯键（分子键）外层电子已饱和的原子（如：氩、氖等）和分子（如：HCl、CO、O2等）在低温下组成晶体时，粒子间有一定的来自分子性偶极子的电相互作用，也有与两分子（或原子）中电子瞬时位置有关的吸引力，这种很微弱的结合力称为范德瓦耳斯键。3、氢键27由范德瓦耳斯键作用组成的晶体称为分子晶体特点：硬度小、熔点低、容易挥发。5、金属键极性分子吸引极性分子无及分子吸引金

7、属晶体可以认为是被浸没在公有化价电子云背景中的正离子实。特点：具有高熔点、高硬度、良好的导电性和导热性等。28五、晶体的热学性质1、升华热摩尔升华热是把一摩尔固体物质变为气态所吸收的热量。热量=克服化学键作用而作功+体积膨胀而作功对于分子晶体，其摩尔升华热ls,m就等于晶体的摩尔结合能.292、固体的热容能均分定理：NA个原子所组成的多原子分子气体内能固体：无平动和转动自由度1摩尔30称为杜隆-珀替定律oTCv,m3R3、固体的热传导若晶体的温度不均匀，则由于振动的相互关联，在温度高处振幅较大的粒子的能量要传递给邻近温度较低、振幅较小的粒子，使振幅发

8、生变化，能量就依次地从高温端传递到低温端。314、固体的热膨胀实验表明，通常固体的线度及体积均随温度的升高而