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《精品推荐》高中物理竞赛教程:4.3.3 液体性质 WORD版含解析.doc

1、33液体性质331、液体的宏观特性及微观结构液体的性质介于固体与气体之间,一方面,它像固体一样具有一定的体积,不易压缩;另一方面,它又像气体一样,没有一定的形状,具有流动性,在物理性质上各向同性。液体分子排列的最大特点是远程无序而短程有序,即首先液体分子在短暂时间内,在很小的区域(与分子距离同数量级)作规则的排列,称为短程有序;其次,液体中这种能近似保持规则排列的微小区域是由诸分子暂时形成的,其边界和大小随时改变,而且这些微小区域彼此之间的方位取向完全无序,表现为远程无序。因而液体的物理性质在宏观上表现为各向同性。液体分子间的距离小,相互作用力较强,分子热运动主要表现为在平衡位置附近做微小振动

2、,但其平衡位置又是在不断变化的,因而,宏观上表现为液体具有流动性。332、液体的热膨胀液体没有一定的形状,只有一定的体积,因此对液体只有体膨胀才有意义。实验证明,液体的体积跟温度的关系和固体的相同,也可以用下面的公式表示:式中是在0时的体积,是液体在t时的体积,是液体的体胀系数,一般液体的体胀系数比固体大12个数量级,并且随温度升高有比较明显的增大。液体除正常的热膨胀外,还有反常膨胀的现象,例如水的反常膨胀,水在4时体积最小,密度最大,而4以下体积反而变大,密度变小,直到0时结冰为止,正是由于水的这一奇特的性质,使得湖水总是从湖面开始结备,随着气温下降,冰层从湖面逐渐向下加厚,也亏得这一点,水

3、中的生物才安然地度过严冬。333、物质的密度和温度的关系固体和液体的体积随温度而变化,这将引起物体的密度变化,设某物体的质量为m,它在0时的体积为,则0时该物体的密度是。设物体在t时密度,体积,则。又有,式中是固体或液体的体膨胀系数,代入表达式得。例1 一支水银温度计,它的石英泡的容积是0.300cm3,指示管的内径是0.0100cm,如果温度从30.0升高至40.0,温度计的水银指示线要移动多远?(水银的体胀系数/)解:查表可得石英的线胀系数/,则其体胀系数为/。与水银的体胀系数/相比很小可忽略不计,所以当温度升高时,可以认为石英泡的容积不变,只考虑水银的膨胀,水银体积的增量水银体积的增量V,这是在水银指示管中水银上升的体积,所谓水银指示线移动的长度,就是水银上升的高度,即说明有些仪器,例如液体温度计,就是利用液体体积的热膨胀特性作为测量依据的。由于体胀系数与测量物质的种类有关,而且即使是同种物质,还与温度及压强有关,因此在使用这些仪器时,应考虑到由于的变化而引起的测量误差。例如一支水银温度计,在冰点校准为0,在水的沸点校准为100,然后将二者间均分100份,刻上均匀刻度。严格地说,这种刻度是不准确的。由于值随温度的升而增大,所以在高温处刻度应该稀一些,在低温处应该密一些;如果均匀刻度,则在测高温时读数会偏高,而在低温时读数会偏低。不过这种差别并不大,一般可以忽略。

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