第九章 固体、液体和物态变化
第2节 液体
知识
液体
1.液体表面张力
(1)形成原因
表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大,分子间的相互作用力表现为引力。
(2)表面特性
表面层分子间的引力使液面产生了表面张力,使液体表面好像一层绷紧的弹性薄膜。
(3)表面张力的方向
和液面相切,垂直于液面上的各条分界线。
(4)表面张力的效果
表面张力使液体表面具有收缩趋势,使液体表面积趋于最小,而在体积相同的条件下,球形的表面积最小。
2.表面张力的特点
(1)表面张力是液体分子间的作用力的宏观表现。
(2)表面张力的方向与液面相切,垂直于分界线。
(3)表面张力的大小由分界线的长度、液体的种类、纯净度和温度等因素来决定。
(4)表面张力的作用是使液体表面积有收缩到最小的趋势。
3.浸润和不浸润
(1)一种液体会浸润某种固体并附着在固体的表面上,这种现象叫做浸润;一种液体不会润湿某种固体,也就不会附着在这种固体的表面上,这种现象叫做不浸润。
(2)附着层:当液体与固体接触时,接触的位置形成一个液体薄层,叫做附着层。
(3)浸润和不浸润是分子力作用的表现。
4.浸润和不浸润现象成因分析
(1)附着层内分子受力情况:液体和固体接触时,附着层的液体分子除受液体内部的分子吸引外,还受到固体分子的吸引。
(2)浸润的成因:当固体分子吸引力大于液体内部分子力时,附着层内液体分子比液体内部分子稠密,附着层中分子之间表现为斥力,具有扩张的趋势,这时表现为液体浸润固体。
(3)不浸润的成因:当固体分子吸引力小于液体内部分子力时,附着层内液体分子比液体内部分子稀疏,附着层中分子之间表现为引力,具有收缩的趋势,这时表现为液体不浸润固体。
5.毛细现象
(1)毛细现象
浸润液体在细管中上升的现象,以及不浸润液体在细管中下降的现象,称为毛细现象。
(2)毛细管内外液面的高度差与毛细管的内径有关,毛细管的内径越小,高度差越大。
重点
液晶
(1)液晶
像液体一样具有流动性,而其光学性质与某些晶体相似,具有各向异性的物质叫液晶。这是介于液态和固态间的一种中间态。
(2)出现液晶态的条件
液晶是一种特殊物质,有些物质在特定的温度范围之内具有液晶态,另一些物质,在适当的溶剂中溶解时,在一定浓度范围内具有液晶态。
(3)液晶的微观结构
通常棒状分子、蝶状分子和平板状分子的物质容易具有液晶态。
(4)应用
除用作显示器外,在生物医学、电子工业、航空工业等领域都有重要的应用。
【例题】下列关于液晶的说法中正确的是
A.液晶在电压作用下的光学性质不会改变
B.液晶的状态不会受温度的影响
C.液晶和液体没有区别
D.在显示器方面的应用是液晶的主要应用方向
参考答案:D
试题解析:液晶具有各向异性,温度、压力,电磁作用可以改变液晶的光学性质,故AB错误。液晶是晶体的一种,与液体有本质的不同,选项C错误;在显示器方面的应用是液晶的主要应用方向,选项D正确;故选D。
基础训练
1.关于液体,下列说法正确的是
A.液体的性质介于气体和固体之间,更接近气体
B.小液滴成球状,说明液体有一定形状和体积
C.液面为凸形时表面张力使表面收缩,液面为凹形时表面张力使表面伸张
D.液体的扩散比固体的扩散快
2.下面有关表面张力的说法中正确的是
A.表面张力的作用使液体表面伸张
B.表面张力的作用使液体表面收缩
C.有些小昆虫能在水面上行走,这是由于表面张力的缘故
D.用滴管滴液滴,滴的液滴总是球形,这是由于表面张力的缘故
3.下面说法正确的是
A.鸭子从池塘中出来,羽毛并不湿——毛细现象
B.细玻璃棒尖端放在火焰上烧熔后尖端变成球形——表面张力
C.粉笔能吸干纸上的墨水——浸润现象
D.布做的雨伞,虽然纱线间有空隙,却不漏雨水——毛细现象
4.太空授课中,王亚平成功地制成了晶莹剔透的大水球,并用注射器在水球中注入了红色的液体,最终看到了红色液体充满了整个水球。有关这个现象,下列说法错误的是
A.大水球处于完全失重状态
B.大水球处于平衡状态
C.大水球成球形是因为水的表面张力
D.红色液体的扩散反映了液体分子的无规则运动
5.下列的哪些现象中,不是由表面张力引起的
A.小缝衣针漂浮在水面上
B.小木船漂浮在水面上
C.不慎洒落在桌面上的水银呈球形(或扁球形)
D.慢慢向小酒杯中注水,即使水面稍高出杯口,水仍不会流出来
6.在图中,液体浸润固体的是
7.把极细的玻璃管插入水中与水银中,如下图所示正确的是
8.下列说法不正确的是
A.浸润液体在细管里能上升
B.不浸润液体在细管里能下降
C.在建筑房屋时,在砌砖的地基上要铺一层油毡或涂过沥青的厚纸,这是为了增加毛细现象使地下水容易上升
D.农田里如果要保存地下的水分,就要把地面的土壤锄松,可以减少毛细现象的发生
9.下列说法正确的是
A.液面上方的蒸汽达到饱和时就不会有液体分子从液面飞出
B.萘的熔点为80℃,质量相等的80℃的液态萘和80℃的固态萘具有不同的分子势能
C.车轮在湖湿的地面上滾过后,车辙中会渗出水,属于毛细现象
D.液体内部分子的势能比液体表面层分子的势能大
10.下列现象中,不是由于液体的表面张力而引起的是
A.液体与固体、气体不同,它在不同容器内,尽管形状不同,但体积相同
B.两滴水银相互接触,立即合并成一滴
C.新的棉织品水洗后都要缩水
D.小昆虫能在水面上自由走动
11.下列说法中正确的有
A.用塑料细管将牛奶吸入口中利用了毛细现象
B.船能够浮在水面上不下沉是水的表面张力起了主要作用
C.某固体在某物理性质上表现为各向同性,该物本一定为非晶体
D.某温度时空气的相对温度是100%,表明空气中水蒸气的压强达到饱和水汽压
12.如图所示,把一块洁净的玻璃板吊在橡皮筋下端,使玻璃板水平接触水面。如果你想使玻璃板离开水面,必须用比玻璃板重力 的拉力向上拉橡皮筋。(选填“大”“小”或“等于”)原因是水分子和玻璃的分子间存在的 作用。
能力提升
13.玻璃烧杯中盛有少许水银,在太空轨道上运行的宇宙飞船内,水银在烧杯中呈怎样的形状(如图所示)
14.若液体对某种固体是浸润的,当液体装在由这种固体物质做成的细管中时,则
A.附着层分子密度大于液体内分子的密度
B.附着层分子的作用力表现为引力
C.管中的液体表面一定下凹
D.液体跟固体接触的面积有扩大的趋势
15.下列说法正确的是
A.水黾可以停在静止的水面上,因其重力与表面张力平衡
B.温度不变的条件下,增大饱和汽的体积,就可以减小饱和汽的压强
C.浸润的情况下,附着层内分子平均距离小于液体内部分子平均距离,附着层有扩张趋势
D.物体的内能跟物体的温度和体积有关
16.关于液体的表面张力,下列说法不正确的是
A.表面张力是液体内部各部分之间的相互作用力
B.液体表面层分子的分布比内部稀疏,分子力表现为引力
C.液体的表面张力随温度的升高而减小
D.液体的表面张力随温度的升高而增大
17.液体表面具有收缩趋势的原因是
A.液体可以流动
B.液体表面层分子间距离小于液体内部分子间距离
C.与液面接触的容器壁的分子对液体表面分子有吸引力
D.液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离
18.附着层里的液体分子比液体内部稀疏的原因描述不正确的是
A.附着层里液体分子间的斥力强
B.附着层里液体分子间的引力强
C.固体分子对附着层里的液体分子的吸引,比液体内部分子的吸引弱
D.固体分子对附着层里的液体分子的吸引,比液体内部分子的吸引强
19.分子动理论以及固体、液体的性质是热学的重要内容,下列说法正确的是
A.多晶体具有各向异性的性质
B.叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用
C.同温度的氧气和氢气相比,氧气分子的平均动能大
D.当两分子间距离大于平衡位置间距r0时,分子间的距离越大,分子势能越小
20.某日白天的气温是20 ℃,空气中水蒸气的压强是1.1×103 Pa;夜间,空气中水蒸气的压强不变,气温降到10 ℃,已知20 ℃时水的饱和汽压为2.3×103 Pa,10 ℃时水的饱和汽压为1.2×103 Pa,则我们感觉到的潮湿与干爽情况是
A.夜间干爽 B.白天潮湿
C.白天干爽 D.夜间潮湿
21.同一种液体,滴在固体A的表面时,出现如图甲所示的情况;当把毛细管B插入这种液体时,液面又出现如图乙的情况。若A固体和B毛细管都很干净,则
A.A固体和B管可能是同种材料
B.A固体和B管一定不是同种材料
C.固体A的分子对液体附着层的分子的引力比B管的分子对液体附着层的分子的引力小
D.液体对毛细管B不浸润
22.在匚形铁丝框架上有一可以自由滑动的细铁丝ab,如右图所示,铁丝长L=20 cm,框上布着液膜。使液膜表面积增加ΔS=200 cm2,需要做多少功(液体表面在单位长度上的表面张力α=72×10–3 N/m,摩擦可以不计)?
参考答案
1.D【解析】液体性质介于气体和固体之间。更接近于固体,具有不易被压缩,有一定体积,没有一定形状,扩散比固体快等特点,AB错,D对。无论液面为凸面还是凹面,表面张力总是使表面收缩,C错。
2.BCD【解析】表面张力的作用效果使液体表面收缩,故B选项正确,A选项错误;由于表面张力,液面被压弯并收缩,使小昆虫能在液面上,C选项正确;由于表面张力使液滴收缩成球形,故D选项正确。
4.B【解析】该大水球的重力完全充当向心力,处于完全失重状态,A正确,B错误;表面张力是使表面收缩的力。在没有外力作用下,球形的表面积最小,即表面收缩得最小,故液滴为球形,C正确;红色液体在水球中慢慢散开,这是一种扩散现象,说明分子在不停的做无规则运动,D正确。
5.B【解析】运用分子力跟分子距离之间的关系进行分析得选项A、C、D是表面张力作用的结果,选项B运用的是液体的浮力。故选B。
6.BC【解析】浸润现象在管内表现为凹形,在平面上表现为接触面增大。浸润(不浸润)现象也都要从表面张力上去理解其成因。故选BC。
7.AC【解析因为水能浸润玻璃,所以A正确,B错误。水银不浸润玻璃,C正确。D项中外面浸润,里面不浸润,所以是不可能的,故正确的选项为AC。
8.C【解析】液体在毛细管中有扩张趋势会使液体上升,即浸润使液体沿细管上升,相反当不浸润时,液体在细管中使液面下降。农田里的松土是切断毛细管,建筑房屋时地基上要铺一层油毡或涂过沥青的厚纸,同样是阻断毛细管,都是防止毛细现象的做法。不正确的选项是C。
9.BC【解析】液面上部的蒸汽达到饱和时,液体分子从液面飞出,同时有蒸汽分子进入液体中;从宏观上看,液体不再蒸发。故A错误;液态萘凝固成80℃的固态萘的过程中放出热量,温度不变,则分子的平均动能不变,萘放出热量的过程中内能减小,而分子平均动能不变,所以一定是分子势能减小。故B正确;车轮在湖湿的地面上滾过后,车辙中会渗出水,属于毛细现象,选项C正确;液体表面层的分子比液体内部的分子之间的距离大,分子之间的作用力表现为引力,分子之间的距离又缩小的趋势,可知液体表面层的分子比液体内部的分子有更大的分子势能,故D错误;故选BC。
10.A【解析】同一体积的液体在不同容器内有不同的形状。这是由液体分子的排列规律决定的,与表面张力无关,而两滴水银的接触,新棉织品水洗后,小昆虫在水面上轻爬,都将受到液体的表面张力的作用。不是由表面张力引起的只有选项A。
【名师点睛】用塑料细管将牛奶吸入嘴中,是大气压强的作用,小船浮在水面上不下沉主要是浮力起了作用,多晶体和非晶体都有各向同性的特点,绝对湿度指大气中水蒸汽的实际压强,相对湿度是指水蒸汽的实际压强与该温度下水蒸汽的饱和压强之比。
12.大于 引力
当玻璃板与水面接触时,玻璃板与水分子之间存在作用力,当用力向上拉时,水分子之间要发生断裂,还要克服水分子间的作用,所以拉力比玻璃板的重力要大,反映出水分子与玻璃板的分子间存在引力的作用。
13.D【解析】因为水银不浸润玻璃,所以在完全失重的情况下,水银的形状只由表面张力决定。因为表面张力作用下水银的表面要收缩至最小,所以最终水银成球形。故D正确。
14.ACD【解析】这是浸润现象,这时固体分子与液体分子间的引力相当强,造成附着层内分子的分布比液体内部密,这样就会使液体间出现相互排斥力,使液体跟固体接触的面积有扩大的趋势。故选ACD。
15.CD【解析】水黾可以停在静止的水面上是因为液面的表面张力对水黾的向上的作用力等于重力,不能说其重力与表面张力平衡,故A错误;液体的饱和蒸气压与温度有关,与体积无关,在温度不变的条件下,增大饱和汽的体积,不能减小饱和汽的压强,故B错误;浸润的情况下,附着层内分子平均距离小于液体内部分子平均距离,附着层有扩张趋势,故C正确;物体的内能跟物体的温度和体积有关,故D正确。
16.AD【解析】表面张力是液体表面层分子间的相互作用,而不是液体内部各部分间的相互作用,A错误;与气体接触的液体表面层的分子间距离大于液体内部分子间距离,液体表面层分子间的分子力表现为引力,B正确;随温度的升高,液体表面层分子间的距离增大,引力作用随之减小,所以表面张力减小,
C正确,D错误。
17.D【解析】由于液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离,所以表面层分子间的相互作用表现为引力,这种引力使液体表面层的相邻部分之间具有相互吸引的力(即表面张力)。表面张力使液体表面具有收缩的趋势。故D正确。
19.B【解析】多晶体具有各向同性的性质,故A错误;叶面上的小露珠呈球形是由于液体表面张力的作用,B正确;同温度的氧气和氢气相比,分子平均动能相同,故C错误;当两分子间距离大于平衡位置间距r0时,分子间的作用力表现为引力,分子间的距离增大,则分子力做负功,分子势能增加,即分子间的距离越大,分子势能越大,D错误;故选B。
【名师点睛】此题考查了晶体的特性、表面张力以及分子势能和分子动能;分子力、分子势能与分子之间距离的关系是分子动理论的重点知识,正确理解其概念及它们之间的相互关系,可以使问题得到快速的解决。
20.CD【解析】相对湿度=,所以白天20 ℃时的相对湿度为,夜间10 ℃时的相对湿度为,故感觉白天干爽,夜间潮湿,选CD。
21.BC【解析】由图可知,该液体不浸润A,但浸润B,所以A与B一定不是同种材料,AD错误,B正确;根据浸润与不浸润的特点可知,浸润时附着层内分子引力小于固体对液体分子的引力,不浸润时附着层内分子引力大于固体对液体分子的引力,所以固体A的分子对液体附着层的分子的引力小于B管的分子对液体附着层的分子的引力,C正确。
22.2.88×10–3 J
液膜形成表面张力,使液膜有收缩趋势,要使液膜增大,必须使外力克服表面张力做功。由于液膜是两个液面,所以作用在ab杆上的表面张力F=72×10–3×L×2=0.144 L
克服表面张力做功W=Fs′=0.144Ls′=0.144ΔS=2.88×10–3 J