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第八章 物质常见的性质

Lesson 8/10 | Study Time: 20 Min


8.1 熔化与凝固




熔化与凝固







物质的三态与物态变化



















内容 说明
物质的三态 - 物质通常存在于固态、液态和气态三种状态。
物态变化 - 物质的三态可以在一定条件下互相转化,这种变化称为物态变化。





熔化与凝固



















术语 定义
熔化 - 物质从固态变成液态的过程称为熔化。
凝固 - 物质从液态变成固态的过程称为凝固。





熔点与凝固点



























内容 说明
晶体与非晶体的分类 - 固体分为晶体和非晶体两类。
熔点(熔化温度) - 晶体有一定的熔化温度,称为熔点。
凝固点(凝固温度) - 晶体有一定的凝固温度,称为凝固点。
熔点与凝固点的关系 - 同一种晶体的熔点和凝固点相同。





晶体与非晶体的区别
































特性 晶体 非晶体
熔化特点 - 熔化过程中吸热,温度保持不变。 - 熔化过程中吸热,温度逐渐升高。
凝固特点 - 凝固过程中放热,温度保持不变。 - 凝固过程中放热,温度逐渐降低。
熔点 - 有一定的熔点。 - 没有固定的熔点。
例子 - 金属、冰、水、海波等。 - 松香、石蜡、塑料、橡胶等。





熔化与凝固的吸热与放热特点


熔化吸热



















晶体熔化条件 说明
达到熔点 - 晶体熔化时需要达到熔点温度。
吸收热量 - 晶体熔化过程中需要吸热,温度保持不变。


凝固放热



















晶体凝固条件 说明
达到凝固点 - 晶体凝固时需要达到凝固点温度。
释放热量 - 晶体凝固过程中需要放热,温度保持不变。





熔化与凝固的温度变化图示










































阶段 晶体温度变化 非晶体温度变化
加热前 - 温度逐渐上升,保持固态。 - 温度逐渐上升,保持固态。
熔化时 - 温度保持不变,固液共存状态。 - 温度逐渐上升,固液共存状态。
熔化后 - 温度逐渐上升,完全液态。 - 温度逐渐上升,完全液态。
冷却前 - 温度逐渐下降,保持液态。 - 温度逐渐下降,保持液态。
凝固时 - 温度保持不变,液固共存状态。 - 温度逐渐下降,液固共存状态。
凝固后 - 温度逐渐下降,完全固态。 - 温度逐渐下降,完全固态。













8.2 汽化与液化




汽化与液化







汽化





















术语 定义
汽化 - 物质从液态变成气态的过程称为汽化。
汽化的两种方式
- 蒸发:液体在任何温度下都能发生,并且只在液体表面发生的缓慢的汽化现象。

- 沸腾:液体在一定温度下,在液体内部和表面同时发生的剧烈汽化现象。



蒸发



























特点 说明
发生条件 - 任何温度下都能进行,且只发生在液体表面。
粒子观点 - 液体表面较快运动的粒子动能较大,逃逸成为蒸汽;较慢的粒子返回液体。
作用 - 蒸发吸热,液体温度下降,具有致冷作用。
影响蒸发快慢的因素
- 温度:温度越高,蒸发越快(如衣服在太阳下晾晒比阴凉处干得快)。

- 液体种类:沸点越低,蒸发越快(如酒精比水蒸发快)。

- 表面积:表面积越大,蒸发越快(如扫开积水后更容易干)。

- 空气流动:空气流动越快,蒸发越快(如微风吹过湿衣服更快变干)。

- 空气湿度:湿度越低,蒸发越快(如晴天比阴天更容易晾干衣服)。



沸腾































特点 说明
发生条件 - 在一定温度下进行,液体内部和表面同时发生汽化。
沸点 - 液体沸腾时的温度称为沸点(如水在一标准大气压下的沸点为100℃)。
粒子观点 - 液体内部形成大量气泡,气泡翻涌而出,汽化后的气体分子不受分子力束缚,自由移动。
温度变化 - 沸腾过程中,液体温度保持不变,需要持续吸热。
气压对沸点的影响
- 气压越大:沸点越高(如压力锅内压力大,水的沸点高于100℃)。

- 气压越小:沸点越低(如高海拔地区,气压低,水的沸点低于100℃)。





液化























术语 定义
液化 - 物质从气态变成液态的过程称为液化。
液化的方法
- 降低温度:温度降低时,气体分子动能减小,分子间作用力增大,形成液体。

- 压缩体积:通过压缩气体体积,增大分子间的碰撞和作用力,使气体液化。
液化放热 - 液化时释放热量(如冷凝剂液化时向外放热)。












8.3 升华与凝华




升华与凝华







升华





















术语 定义
升华 - 物质从固态直接变成气态的现象称为升华。
升华吸热 - 升华过程中需要吸收热量,固态物质表面的粒子克服其他粒子的引力后进入空气中。



升华的粒子观点



















内容 说明
粒子运动 - 固态物质表面较活跃的粒子克服分子间引力,脱离固态表面进入气态。
能量变化 - 升华需要吸热,粒子动能增加,逐渐逃逸到空气中。



升华的常见现象



























现象 说明
樟脑丸变小 - 樟脑丸长期暴露在空气中,逐渐升华为气体而消失。
干冰消失 - 干冰(固态二氧化碳)不经液化直接变成气体。
冬季结冰衣服变干 - 冬季结冰的湿衣服在低温下,冰直接升华为水蒸气,衣服变干。
白炽灯变细 - 白炽灯长时间使用后,灯丝部分物质升华,灯丝逐渐变细。





凝华





















术语 定义
凝华 - 物质从气态直接变成固态的现象称为凝华。
凝华放热 - 凝华过程中释放热量,气体粒子被固态物质粒子的引力束缚,直接形成固态。



凝华的常见现象



























现象 说明
针状雾凇(人造雪景) - 空气中的水蒸气在低温下直接凝华成针状的冰晶,形成雾凇或人造雪景。
冰棍外的“白粉” - 冰棍从冰箱拿出后,表面水蒸气直接凝华成白色的冰晶。
发黑的灯泡 - 白炽灯灯泡内的钨丝升华后,气态钨遇冷凝华在灯泡内壁上,逐渐形成黑色沉积物。
霜的形成 - 冬季夜间,地表附近的水蒸气遇冷直接凝华成霜。












8.4 物质的导电性




物质的导电性







导体与绝缘体































类别 定义 特点 常见例子
导体 - 含有大量可自由移动的电荷,很容易导电的物质。 - 内部电荷(如自由电子)可以自由移动,电阻较小。 - 常见:金属(如铜、铝)、石墨、人体等。
绝缘体 - 内部电荷不能自由移动,不易导电的物质。 - 电阻很大,几乎不导电,可用作电的隔离材料。 - 常见:塑胶、木头、玻璃、橡胶等。
半导体 - 导电性介于导体与绝缘体之间的物质,纯质时导电性较差,掺杂特定元素后导电性增强。 - 导电性可通过掺杂改变,具有可控性,广泛用于电子工业。 - 常见:硅(Si)、锗(Ge)等,掺杂元素如硼(B)或磷(P)。





导体、绝缘体与半导体的对比





































比较项目 导体 绝缘体 半导体
导电性 - 导电性强,电阻小。 - 几乎不导电,电阻大。 - 导电性介于导体与绝缘体之间,可通过掺杂改变导电性。
电荷移动性 - 内部有大量自由移动的电荷(如自由电子)。 - 内部电荷被束缚,不能自由移动。 - 掺杂后形成自由电子或空穴,可参与导电。
常见材料 - 金属(铜、铝)、石墨、人体等。 - 塑胶、木头、玻璃、橡胶等。 - 硅(Si)、锗(Ge),掺杂硼(B)或磷(P)。
应用 - 用于导电材料(如电线、导电片)。 - 用于绝缘材料(如电缆外皮、绝缘手套)。 - 用于电子元件(如二极管、晶体管)。





半导体的特殊性



























特点 说明
纯质时导电性差 - 纯硅或锗内部的电子被束缚在共价键中,导电性较差。
掺杂改变导电性 - 掺入硼(B)(形成P型半导体)或磷(P)(形成N型半导体),导电性显著增强。
温度影响 - 温度升高时,半导体的导电性增强(与导体相反)。
应用 - 广泛用于制造电子元件,如二极管、晶体管、集成电路(IC)等。





生活中的导体与绝缘体应用










































类别 应用场景 说明
导体 电线 - 铜、铝等金属作为导体,用于传输电流。
导体 电路板 - 石墨或金属导电材料用于电子元件连接。
绝缘体 电缆外皮 - 塑胶、橡胶等材料用于包裹电线,防止触电。
绝缘体 绝缘手套 - 木头、橡胶等用作高压作业的绝缘保护。
半导体 电子元件 - 用于制造二极管、晶体管、太阳能电池等。
半导体 计算机芯片 - 硅(Si)为基础材料,用于制造集成电路。












8.5 物质的导热性




物质的导热性







导热性


导热性是指物质传递热量的能力。根据导热能力,物质可分为:



  • 热的良导体:容易传热的物质,如金属。

  • 热的不良导体:不容易导热的物质,如木头、塑胶、空气。






热的传播方式


热量的传播有三种方式:热传导、热对流、热辐射。




热传导



























定义 说明
热传导 - 热量通过物体从高温处传递到低温处的方式称为热传导。
特点 - 固体的主要传热方式。
传热速率 - 金属>液体>气体。
注意 - 传热速率与比热无直接关系。

传热速率与膨胀率的比较



























物质 传热速率 膨胀率
固体 - 传热速率最快(如金属)。 - 膨胀率最小。
液体 - 传热速率较慢。 - 膨胀率中等。
气体 - 传热速率最慢。 - 膨胀率最大。



热的对流























定义 说明
热对流 - 液体或气体通过流动转移热量的方式称为热对流。
特点 - 流体(液体和气体)由于具有流动性,主要通过对流方式传热。
对流的原因 - 流体受热后体积膨胀、密度减小而上升,冷流体下沉补充,形成循环流动。



热的辐射



















定义 说明
热辐射 - 热量不需介质,直接由热源向外传播的方式称为热辐射。
特点 - 传播速率为光速,是最快的传热方式。





生活中的热传递应用


保温瓶的构造与原理


保温瓶通过以下方式防止热量流失:



  • 防止传导:使用软木塞和玻璃瓶,阻止热量通过传导流失。

  • 防止对流:抽成真空,避免流体产生对流。

  • 防止辐射:镀银层反射辐射热,减少热量流失。













8.6 物质的溶解性




物质的溶解性







溶解性的定义























概念 说明
溶解性 - 指某溶质在某溶剂中溶解能力的大小。
分类 - 根据溶解能力分为:易溶、可溶、微溶、难溶。
例子 - 盐:可溶于水;油:不可溶于水。





溶解性的特点


可溶物质的溶解量有限


现象:


例如:糖可以溶解于水,但当水中加入糖超过一定量后,无论如何搅拌,部分糖无法继续溶解。


解决办法:



  • 加热:提高温度可增强某些物质的溶解度(但并非对所有物质有效)。






溶解性的影响因素



















因素 影响
温度 - 固体溶质:大部分溶解度随温度升高而增加。
- 气体溶质:溶解度随温度升高而降低(如氧气在热水中溶解度较低)。
气压 - 气体溶质:溶解度随压力增加而增加(如高压下更多氧气溶解在水中)。





溶解性的生活现象与应用


气体溶解性与水生生态



  • 氧气溶解:氧气可以溶解在水中,为水生生物提供生存所需的氧气。

  • 温度影响:温度越高,氧气的溶解能力越弱,因此高温可能导致水生生物缺氧。


固体溶解性与温度



  • 例子:加热水可以使更多糖或盐溶解,常用于烹饪和制备饱和溶液。






溶解性总结































类别 特点 影响因素 例子
固体溶质 - 大部分溶解度随温度升高而增加。 - 温度上升,溶解度增加。 - 糖、盐:加热水可以溶解更多糖或盐。
气体溶质 - 溶解度随温度升高而降低,随气压增加而增加。 - 温度上升,溶解度降低;气压上升,溶解度增加。 - 氧气:溶解在水中供水生生物使用;高温水中氧气减少。
液体溶质 - 液体间的溶解性取决于其分子性质(如极性)。 - 温度对溶解性影响不显著。 - 油与水:不互溶;酒精与水:互溶。












8.7 物质的酸碱性




物质的酸碱性







酸的定义与特性















定义 说明
- 电解质溶于水,能离出【H⁺】离子的物质。

酸的特性



  • 有酸味。

  • 能使蓝色石蕊试纸变红。

  • 能与碱起中和反应,生成盐和水。

  • 典型反应:

    • 与活泼金属(如锌、镁)反应,产生氢气。

    • 与碱性氧化物(如氧化钠)反应,生成盐和水。








碱的定义与特性















定义 说明
- 含有【OH⁻】共同离子的物质。

碱的特性



  • 使红色石蕊试纸变蓝。

  • 尝起来有涩味,摸起来有滑腻感。

  • 能与酸起中和反应,生成盐和水。

  • 能与某些非金属氧化物(如二氧化碳、二氧化硫)反应,生成盐和水。






人体中的“酸”



















人体酸性物质 说明
胃酸 - 过多会引起烧心、胃灼烧。
乳酸 - 剧烈运动后产生,导致肌肉酸痛。





pH值与酸碱性



























定义 说明
pH值 - 用于表示溶液的酸碱性。
中性 - pH = 7,表示溶液既不酸也不碱。
酸性 - pH < 7,值越小酸性越强。
碱性 - pH > 7,值越大碱性越强。












8.8 物理性质与化学性质




物理性质与化学性质







物理性质 (Physical Properties)















定义 说明
物理性质 - 不需要经过化学变化就能表现出来的性质。

物理性质的特点



  • 不涉及物质组成或化学结构的变化。

  • 通过观察、测量或物理变化即可表现出来。

  • 物质的状态或外观可能发生变化,但其本质不变。


例子































物理性质类型 说明
颜色 - 例如铜是红褐色,金是黄色。
气味 - 例如硫化氢有臭鸡蛋味。
熔点和沸点 - 例如冰的熔点是0°C,水的沸点是100°C。
溶解性 - 例如盐溶于水,油不溶于水。
导热性 - 例如金属良好的导热性,木材导热性差。





化学性质 (Chemical Properties)















定义 说明
化学性质 - 需要经过化学变化才能表现出来的性质。

化学性质的特点



  • 涉及物质的化学组成或化学结构的变化。

  • 通常伴随能量释放或吸收,产生新物质。

  • 通过化学反应才能观察到。


例子























化学性质类型 说明
铁生锈 - 铁与氧气和水蒸气反应,生成三氧化二铁(铁锈)。
木炭燃烧 - 木炭与氧气反应,生成二氧化碳和热量。
酸碱指示剂变色 - 酸碱指示剂遇到酸或碱时会发生颜色变化,例如石蕊试纸变色。





物理性质与化学性质的对比
































类别 物理性质 化学性质
定义 不需要化学变化即可表现的性质 需要化学变化才能表现的性质
是否产生新物质 不产生新物质 产生新物质
观察方式 通过测量、观察或物理变化即可表现 通过化学反应或化学变化表现
例子 颜色、气味、熔点、溶解性、导热性 铁生锈、燃烧、酸碱指示剂变色





总结


物理性质



  • 观察方式:直接观察或测量。

  • 变化类型:物理变化(如状态变化、形状变化)。

  • 例子:颜色、熔点、溶解性。


化学性质



  • 观察方式:通过化学反应观察。

  • 变化类型:化学变化(如燃烧、生锈)。

  • 例子:铁与氧气反应生成铁锈、木炭燃烧生成二氧化碳。