固体、液体、相变.ppt

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1、第九章固体、液体、相变1、固体分晶体与非晶体两大类。晶体又分单晶和多晶两种。无论单晶还是多晶都具有一定的熔点，这是晶体与非晶体的主要区别。单晶还具有各向异性和有规则外形，并遵从晶面角守恒定律，即各相应晶面间的夹角恒定不变。2、晶体的微观结构晶体中粒子（分子、原子、离子或原子集团）的质心，在空间有规则地作周期性的无限分布。这些粒子质心所在空间位置的点称为结点。结点的总体称为空间点阵。空间点阵学说概括了晶体结构的周期性和重复性。3、晶体中粒子的结合力第一部分固体晶体中的粒子所以能有规则地聚集在一起形成空间点阵，是由于晶体中的粒子间存在着相互作用力，这种力称为结合力，又称化学键。化学键

2、有4种：离子键、共价键、范德瓦耳斯键和金属键。化学键可以决定晶体的密度、硬度、弹性、热学性质、光学性质和电磁性质等。（1）离子键就是使正、负离子结合在一起的静电力。由离子键的作用而组成的晶体称为离子晶体。（2）共价键就是完全由负性元素组成晶体时，因电子的共有使粒子间产生的结合力。由共价键的作用所组成的晶体称为原子晶体。（3）范德瓦耳斯键是和电子在分子（或原子）内部的瞬时位置有关。两分子（或原子）中电子的一种瞬时位置可以使两分子相互吸引，另一种瞬时位置可以使两分子相互排斥。按玻尔兹曼统计分布，在极低温度下，处于相互吸引状态的几率比处于相互排斥状态的几率要大得多，于是两分子之间有一剩

3、余的引力，这种结合力称范德瓦耳斯键。由范德瓦耳斯键的作用所组成的晶体称为分子晶体。（4）金属键是金属中的电子气与排列在点阵结点上的正离子的相互作用力，使各粒子结合在一起。由金属键的作用而组成的晶体称为金属晶体，简称金属。4、晶体中粒子间的相互作用能与结合力相关的晶体内粒子相互作用能可写为：式中表示斥力引起的相互作用能，表示引力引起的相互作用能。是两相邻粒子间的距离。的大小由晶体的结构和作用力的性质所决定。由于排斥能随距离的变化比吸引能的变化迅速，因而。上式中的　　应理解为整个晶体的相互作用能，包括晶体中所有粒子间的吸引能和排斥能。因此　　　　与晶体内所含的粒子总数N有关。相互作用

4、能与之间的关系曲线如图所示。当等于平衡点阵常数时，相互作用能之绝对值称为结合能。结合能的大小可以衡量晶体中粒子结合的牢固程度．1、液体的宏观特性液体是有一定体积而形状随容器改变的物质.它具有流动性大、压缩性小，在外力作用下容易变形但不易改变体积。在一般容器中液面静止时，液面形成与重力方向垂直的水平表面。液体在物理性质上是各向同性的。2、液体的微观结构液体中的分子和固体中的分子一样都是密集在一起的，相互作用力的数量级也是相同的。液体分子虽容易作相对移动，但在极小范围内有象晶体那样有规则的排列（准晶体结构），即具有近程有序的特点，而不具有远程有序的特点。由于液体分子间的距离很小，分子

5、间的相互作用力很大，因此分子主要是在平衡位置附近作微小振动，但平衡位置可以不断转移。第二部分液体一、物质的五种物态构成物质的分子聚合状态称物质聚集态，简称物态。共有五种物态：气态、液态、固态、等离子态与超密态。气态、液态、固态是常见物态。液态和固态统称为凝聚态，这是因为它们的密度的数量级是与分子密堆积时的密度相同。自然界中还存在另外两种物态：等离子态与超密态。等离子态也就是等离子体,它是由有足够数量的自由带电粒子所组成(也可包含一些中性粒子)的在宏观上呈现电中性的物质系统。超密态物质（白矮星、中子星、黑洞）。§1单元系一级相变的普遍特征第三部分相变在超密态物质中，由于数密度很大，

6、因而简并压强很大。在超密态中如此大的简并压强使超密态物质具有与一般物质完全不同的性质，因而人们把它们称为物质的第五态——超密态.自然界中的超密态仅存在于宇宙的星体中，它们就是恒星的老年期星体，白矮星、中子星(脉冲星)、黑洞和褐矮星，它们统称为致密星。致密星是恒星在核能耗尽后，经引力坍缩而形成的星体。它们均靠引力收缩减少引力势能来提供向外辐射的能量。人们发现宇宙中的某些星体其密度的数量级可比较接近甚至可以与质子或中子密度相比拟。质子或中子的线度为1015m数量级，其质量为1．67×10-27kg，故其密度为1017kg·m-3每1cm3的体积中有1011kg，即1亿吨的质量。其极高

7、的密度是由极高的压力压缩而成的。也有例外，如：（1）能呈现液晶的纯液体有两个相：液相和液晶相；（2）在低温下的液态氦有氦I及氦Ⅱ两个液相(氦Ⅱ具有超流动性)等。也有把气态、液态、固态称为气相、液相和固相的。但应注意，相与物态的内涵并不完全相同。二、相的概念通常的气体只有一个相。“相”概念的要点在于“物质性质的均匀性”。通常的纯液体一般也只有一个相。同一种固体可有多种不同的相。如：冰有7个固相，因为它有7种晶体结构。铁有四个固相。因为铁有四种晶体结构。在1个大气压下将铁液逐步降温，