热学课件：第6章 液态与固态.ppt

液态与固态第六章§6-1固体构成物质的分子的聚合状态称聚集态,即物态。一、晶体与非晶体1、晶体具有规则的几何外形。2、晶体具有各向异性特征。3、晶体有固定的熔点和溶解热。二、晶体的微观结构与对称性表示晶体粒子所在位置的点为结点,结点的总体称为空间点阵。三、晶体的结合键1、离子键离子键相结合的单位是离子。离子晶体是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。2、共价键共价键为原子键,具有定向性及饱和性,共价键组成的晶体为原子晶体。原子晶体强度大熔点高、升华热高、导电性低、挥发性低。3、范德瓦尔斯键范德瓦尔斯键为分子键,由范德瓦尔斯键组成的晶体为分子晶体。分子之间范德瓦尔斯键很弱,故分子晶体硬度小、熔点低、易挥发。4、金属键金属键无方向性,金属中各粒子在排列上无严格要求,使金属易于延展。金属键的作用可以很强,因此金属具有高熔点、高硬度和低挥发性四、晶体的热学性质1、升华热摩尔升华热是把一摩尔固态物质变为气态所吸收的热量。对于分子晶体,其摩尔升华热就等于晶体的摩尔结合能。即)(0,rUlmms-=2、固体的热容晶体的热振动在形式上与多原子分子的振动十分类同,所不同的是组成晶体的粒子数取宏观数量级。由于晶体处于静止状态,它的平动、转动运动不必考虑,故3NA个自由度都是振动自由度。晶体的摩尔内能为晶体的热膨胀系数很小,定压热容与定体热容相差很小,以表示晶体的摩尔热容。上式称为杜隆—珀替定律,仅适用于高温范围。经典能量均分定理应用于晶体热容的失败,不仅反映在自由度的冻结上,也反映在它不能解释在常温下金属中自由电子对热容不作贡献这一点上。对于这一反常现象,量子统计能给予很好的解释。3、固体的热传导当晶体的温度不均匀时,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的温度较低的、振幅较小的粒子,使振幅发生变化,能量就从高温向低温传递。4、固体的热膨胀通常固体的线度及体积均随温度升高而增加这就是热膨胀现象。当温度不大改变时,晶体单位长度的改变量近似地和温度改变量成正比α为线胀系数,在低于德拜温度时,α随温度显著变化;远高于德拜温度时,α是常数。在摄氏温度t时的长度为固体的体积也随温度的改变而变化,其性质由体膨胀系数β决定。晶体的热膨胀现象是由晶格振动的非简谐性产生的。宏观上所看到的晶体线度由粒子振动的平衡位置所决定,粒子振动的平衡位置总是随温度的升高而逐渐偏向势能曲线的右边,因此粒子间的平均距离随温度的升高而增大。格临爱森定律指出,膨胀系数与固体比热容成正比的关系。在低温下小振幅振动,膨胀系数趋于零,而固体热容也趋于零。除液晶外,液态与非晶态固体一样均呈各向同性,这是液态的主要宏观特性。§6-2液体一、液体的微观结构1、液体的短程有序结构液体分子不是具有严格周期性的密堆积,而是一种较为疏松的长程无序、短程有序的堆积。2、液体分子的热运动液体分子也在平衡位置附近作振动,但这种状况仅能保持一短暂时间。由于涨落等因素,单元会被破坏,并重建新单元。二、液体的彻体性质非晶态固体可认为是一种没有流动性的液体或是单元居留时间趋于无穷的液体。当外力作用时间远小于居留时间时,液体也会发生弹性形变与断裂。1、热传导与非晶态固体相似,液体的热传导主要借助于分子间的振动,与非金属固体一样,导热系数很低。2、热容3、非晶态固体与液体