support@learnn.today

第七章 认识物质

Lesson 12/10 | Study Time: 20 Min


7.1 物质的三态与7.2 物质的共有性质




物质的三态







物质的三态


物质的基本性质



























性质 说明
占有空间和具有质量
- 物质占据一定的空间并具有质量。

- 质量反映物体所含物质的多少,可用天平测量。
真空的定义
- 真空是不存在任何物质的空间。

- 自然环境中,只有外太空最接近真空状态。
物质的三态
- 物质分为固态、液态、气态三种状态。
三态区别的原因
- 主要区别在于分子移动的难易度和分子间距离的远近。





物质三态的对比

















































状态 固态 液态 气态
分子能量 - 分子的能量小 - 分子的能量较固体大 - 分子的能量最大
分子引力 - 分子间的吸引力大 - 分子间的引力较固体小 - 分子间的引力最小
分子距离 - 分子间的距离小 - 分子间的距离较固体大 - 分子间的距离最大
分子排列 - 分子堆积紧密 - 分子排列较松散 - 分子脱离群体,各自独立行动
体积 - 有一定的体积 - 有一定的体积 - 体积随容器改变
形状 - 有固定的形状 - 形状随容器改变 - 形状随容器改变





物质的共有性质


物质的核心性质



  • 占有空间:物质无论是固态、液态还是气态,都占据一定的空间。

  • 具有质量:物质的质量可以通过天平测量,反映其所含物质的多少。


真空的定义


真空是指没有任何物质存在的空间。在自然环境中,只有外太空接近真空状态。













7.3 物质的构成




物质的构成







分子的概念 (Molecule)























特点 说明
分子定义 - 分子是保持物质化学性质的最小微粒。
分子的组成 - 每一种物质由该物质特有的、完全相同的分子组成。
观察分子 - 通过电子显微镜、离子显微镜才能看到分子的排列。





原子的概念 (Atom)



















特点 说明
原子定义 - 原子是元素能保持其化学性质的最小单位。
原子与分子 - 分子是由原子组成的。





分子的物理性质




分子的运动



























特点 说明
分子会不停地运动 - 分子始终在做无规则运动。
扩散现象 - 分子的运动导致扩散现象的产生。
扩散的特点 - 固体、液体、气体都能发生扩散,气体扩散最快。
扩散与温度的关系 - 温度越高,扩散越快。



分子之间的作用力






















作用力 特点 说明
吸引力 - 分子之间有空隙,但分子不会散开,而是聚合在一起保持体积。 - 吸引力使分子保持一定的距离,维持物质的状态。
排斥力 - 分子之间有空隙,但分子可以被压缩。 - 排斥力防止分子无限靠近,维持物质的形状和体积。



分子间的平衡



















现象 说明
分子间的平衡距离 - 分子之间的吸引力和排斥力达到平衡,使分子在运动中保持一个稳定的距离。
引力 = 斥力 - 吸引力和排斥力的平衡使物质能够保持其形状和体积。












7.4 布朗运动与扩散现象




布朗运动与扩散现象







布朗运动的定义与发现























内容 说明
布朗运动的定义 - 悬浮在液体中的微小颗粒在液体分子撞击下所产生的无规则运动。
发现与研究 - 1827年,英国植物学家布朗 (Robert Brown, 1773-1858)在显微镜下观察到水中花粉颗粒的无规则运动。
意义 - 布朗运动为分子运动提供了强有力的证据。





布朗运动的特点















特点 说明
粒子大小与布朗运动关系 - 粒子越大,布朗运动越不明显,因为大粒子受到分子撞击的效果较小,移动幅度较小。





扩散现象




扩散现象的定义与特点























内容 说明
扩散现象的定义 - 由于粒子无规则运动,不同物质的粒子会相互渗透、混合。
扩散现象的特点 - 扩散现象是粒子运动的结果,温度越高,粒子运动越剧烈,扩散速度越快。
热运动 - 热运动是指大量粒子永不停息的无规则运动,是扩散现象的根本原因。



不同状态的扩散现象



























状态 特点 扩散速度
气体 - 气体粒子之间的间距大,运动最为剧烈。 - 扩散速度最快。
液体 - 液体粒子之间的间距较气体小,但仍能自由移动。 - 扩散速度较快。
固体 - 固体粒子排列紧密,扩散速度最慢。 - 扩散速度最慢。












7.5 固体的热胀冷缩




固体的热胀冷缩







热胀冷缩的基本原理























内容 说明
热胀冷缩现象 - 当温度升高时,固体膨胀;当温度降低时,固体收缩。
分子运动与膨胀 - 固体受热时,原子或分子虽然不能移动,但其振动加剧,振动幅度增大,导致分子所占空间扩张。
分子不变 - 固体受热膨胀时,组成分子的原子或分子本身并没有发生变化。





不同固体的膨胀差异























影响因素 说明
固体种类/材料不同 - 不同固体的膨胀程度不同,原因在于:
分子排列方式 - 内部原子或分子的排列方式不同,导致牵制力的平衡状态不同。
振动程度差异 - 在相同温度下,不同材料的分子振动幅度不同,因此膨胀程度各异。





热胀冷缩的生活实例



































实例 说明
电线悬垂 - 夏天时,两电线杆之间的电线因热膨胀而较冬天更低垂。
乒乓球修复 - 凹陷的乒乓球浸入热水后因膨胀恢复原状。
玻璃杯破裂 - 沸水倒入厚玻璃杯时,因内外膨胀不均匀,容易破裂。
铁轨间隙 - 铁轨之间留有间隙,防止因膨胀导致变形或挤压。
桥梁伸缩缝 - 桥梁两端设计有伸缩缝,预留热胀冷缩的空间。
输油管U形设计 - 输油管每隔一定长度弯成U形,防止因膨胀或收缩导致变形。





热胀冷缩的潜在影响



















内容 说明
膨胀效应较小但显著 - 固体的热膨胀效应通常较小,但在生活中却非常显著。
无空间时的后果 - 若物体膨胀或收缩时无适当空间,可能导致物体变形或损坏。





电熨斗中的双金属片



























内容 说明
作用 - 电熨斗中的双金属片通过控制电路的通断,调节温度。
原理 - 双金属片由两种膨胀性能不同的金属制成,利用热胀冷缩原理工作。
工作过程 - 常温下,两触点分离;温度升高时,两种金属膨胀程度不同,导致双金属片弯曲,触点接触,电路导通。
金属差异 - 铜片的膨胀/收缩程度比铁片大,因此双金属片弯曲方向取决于两种金属的膨胀差异。












7.6 液体和气体的热胀冷缩




液体和气体的热胀冷缩







液体的热胀冷缩




液体的基本特性























内容 说明
液体的热胀冷缩 - 液体在大多数情况下表现为热胀冷缩,即温度升高时体积膨胀,温度降低时体积收缩。
水的特殊性 - 水在4℃到0℃之间表现为冷胀热缩,即遇冷膨胀,遇热收缩。
水的冷胀热缩的重要性 - 冬天湖水结冰时,冰的密度比水小,浮在水面上,保护冰层下的水温,使水中生物能够存活。



液体热胀冷缩的应用实例



























实例 说明
酒精温度计 - 酒精的热胀冷缩程度比水大,因此在酒精温度计中可以清晰观察到液面高度随温度变化而变化。
温度计原理 - 液体受热膨胀,液面上升;受冷收缩,液面下降;温度稳定时,液面高度保持不变。
消防喷头 - 玻璃泡内的液体随温度升高而膨胀,导致玻璃泡破裂,触发喷头喷水灭火。
罐装液体 - 为防止液体因热胀冷缩导致容器破裂,罐装液体时会留有一定的空隙,提供膨胀空间。





气体的热胀冷缩




气体的基本特性















内容 说明
气体的热胀冷缩 - 气体受热时膨胀显著,受冷时收缩显著,膨胀和收缩的程度远大于液体和固体。



气体热胀冷缩的应用实例



















实例 说明
内燃机 - 燃料在热机内燃烧,产生高温高压气体,气体膨胀推动活塞运动,将热能直接转化为机械能。
轮胎爆胎 - 天气炎热或长途行驶时,轮胎内空气因受热膨胀,若气压过高可能导致爆胎,因此应避免轮胎气压过高。





液体与气体热胀冷缩的对比






















特性 液体 气体
受热膨胀程度 - 液体的膨胀程度较小,但不同液体膨胀程度不同(如酒精膨胀大于水)。 - 气体的膨胀程度显著,远大于液体和固体。
应用实例 - 温度计、消防喷头、罐装液体等。 - 内燃机、轮胎膨胀等。