初二物理課本的物態變化 氣態和液態之間的狀態變化有什麼特點

2021-05-04 04:48:18 字數 2788 閱讀 3566

1樓:匿名使用者

自然界的各種物質都是由大量微觀粒子構成的。當大量微觀粒子在一定的壓強和溫度下相互聚集為一種穩定的狀態時,就叫做「物質的一種狀態」,簡稱為物態。在19世紀,人們還只能根據物質的巨集觀特徵來區分物質的狀態,那時還只知道有三種狀態,即固態、液態和氣態。

初中講物態變化,就是講這三種常見的物質狀態間的變化問題。 氣體物質處於高溫條件下,原子分子激烈碰撞被電離,或者氣體物質被射線照射以後,原子被電離,整個氣體含有足夠數量的離子和帶負電的電子,而且一般情況下正負電荷量幾乎處處相等,這種聚集態叫等離子態。如果物質處於極高的壓力作用下,例如壓強超過大氣壓的140萬倍,組成物質的所有原子的電子殼層都會被「擠破」,電子都變成為「公有」,原子失去了它原來的化學特徵。

這些「光身」的原子核在高壓作用下會緊密地堆積起來(當然,再緊密也會有電子存在和活動的空隙),成為密度非常大的(大約是水成密度的3萬至6。5萬倍)狀態,稱為超固態。有些書籍把等離子態稱為物質的第四態,把超固態稱為物質的第五種狀態。

進一步從物質的內部結構去考慮,物態就遠不止這幾種了。例如,在固體物質中,有的其內部微觀粒子呈週期性、對稱性的規則排列,稱為結晶態。而另外一些,如玻璃、瀝青等物質,常溫下雖然也有固定的形狀和體積,不能流動,但其內部結構則更像液體,為玻璃態(非晶體)。

還有一些有機物質,能夠流動,又具有某些晶體的光學特性,是介於液態和結晶態之間的狀態,稱為液晶態,很多物質在極低的溫度下,會出現電阻消失的現象,稱為超導態;在極低的溫度下,某些液體的粘滯性會完全消失,叫做超流態。在巨大的壓力下,平時是氣體的氫,可以轉變為具有金屬特性的固態,稱為金屬氫態。天文學家發現,在宇宙中存在著比超固態密度更大的物質狀態,例如組成中子星的中子態,還有密度更高的超子態、反常中子態、黑洞等等。

由於反粒子,如反質子、反電子、反中子等都已被發現,有人預言在宇宙中會存在著全部由反粒子構成的反物質世界,但還沒有得到證實。2023年6月3日,美國發射的太空梭「發現者」號裝載了一臺a磁譜儀,期望探測到宇宙空間中可能存在的反物質,其中一個關鍵部件是由中國科學院電工研究所製造的直徑1200mm、高800mm、中心磁感強度為0。1340t的永久磁體。

總之,從物質的內部結構去分析,物態的種類很多,並且隨著科學技術的進步,人們對物質世界的認識會繼續深人,更多的物態會被發現和被人所認識。有時同一種物質在某種溫度和壓力下,有幾種不同的物態同時存在,例如水處於密閉的容器中,下部是水而上部是水蒸氣,就是液態與氣態共存的情形。其他還有固氣兩態共存、固液兩態共存或固、液、氣三態共存的情形。

有時物態也稱為相,常見的物質三態也稱為固相、液相、氣相。進一步的研究發現,某些物質處於同一種物態,而其不同部分的物理性質均勻但可以互不相同,而且各部分之間有一定的分介面隔開。這種物質中物理性質均勻和其他部分之間有一定分介面隔開的部分稱為物質的一個相。

例如12c(碳)處於固態時,可以有金剛石、石墨、c60三種不同的相,它們的結構不同,物理性質也不同;液態氦有兩種不同的相he1、heп,he1具有普通粘滯液體的性質,而heп具有超流性;固態冰在高壓下可以有7種相。 物態變化也稱為相變。初中物理講的物態變化是指固、液、氣三種物態間的變化,這種變化是相變中的一類,稱為一級相變。

它的特點是:①相變過程中,體積要發生明顯的改變;②相變過程中要吸收或放出所謂的相變潛熱、此外,還有另一類相變,它們沒有以上兩個特點,既不發生體積的突變,也不吸收或放出相變潛熱,但它的某些特性,如熱容量、熱膨脹係數等要發生突變,這類相變稱為二級相變。某些物質在溫度低到一定程度時電阻會突然消失,成為超導體,就是一種二級相變。

本書只討論與一級相變有關的問題。 固態,從巨集觀上講,是指具有一定的體積和形狀的物體,從微觀上講,是指組成物質的微觀粒子按一定規則週期性、對稱性地排列,因此,我們講的固態是結晶態。組成結晶態的物質微粒都有較強的相互作用力(這種相互作用力稱為「鍵」,常見的有離子鍵、共價鍵、金屬鍵等),這些微粒在各自的平衡位置附近做無規則的振動,一般不能離開自己的平衡位置,因此固體有一定的體積,也有一定的形狀,並且熔化和凝固都有確定的溫度,即有確定的熔點。

此外,對於單晶體,它還具有規則的幾何形狀和物理性質各向異性的特點。 液態,從巨集觀上講,是指具有一定的體積,不容易被壓縮,但沒有一定的形狀,能夠流動的物體。從微觀上講,組成物質的微粒(以下簡稱為分子)相互間也有較強的作用力,分子的排列情況更接近於固體,只是它們的有規則排列侷限於很小的區域內(約在10-7m的範圍內),而眾多的這些小區域之間則是完全無序地聚合在一起。

組成液體的分子的運動主要也是在某一平衡位置附近做無規則振動,但振動一小段時間就會掙脫周圍分子的束縛而轉移到另一個新的平衡位置附近,因此液體具有流動性。液體分子在同一位置附近做振動的時間長短並不相同,但每一種液體,在一定的溫度和壓力下,分子在同一位置附近振動的持續時間的平均值是確定的,稱為「定居時間」。例如液態金屬的分子定居時間的數量級為10-10s,水的分子定居時間數量級為10-11s。

同一種液體,溫度越高,分子定居時間越短,而分子定居時間越短,則表示液體的流動性越好。 氣態,從巨集觀上講,是指既沒有一定的形狀,也沒有一定的體積的物體,它總是充滿整個容器,很容易被壓縮。從微觀上講,氣體分子間距很大,它們的相互作用力很小,除了在相互發生碰撞或與器壁發生碰撞以外,氣體分子的運動近似地可以看做是勻速直線運動,直到與其他分子或器壁發生碰撞為止,因此氣體總是充滿整個容器。

兩種不同的氣體混合後,總是均勻地混合在一起,不會像兩種不相溶的液體那樣會出現明顯的分介面。 一般說來,任何一種物質,在溫度、壓強等發生變化時,都會呈現不同的物態,研究物態變化(相變)對於深人瞭解物質的結構及性質,對於研製新材料及新物質,都具有很大的現實意義。 46

2樓:匿名使用者

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