竞赛固液体气体

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1、第九章固体、液体和物态变化9.1固体一、晶体和非晶体 1 1晶体：具有规则的几何形状晶体：具有规则的几何形状 （1）常见的晶体有：石英、云母、明矾、）常见的晶体有：石英、云母、明矾、食盐、硫酸铜、糖、味精等食盐、硫酸铜、糖、味精等（2）几种常见晶体的规则外形：）几种常见晶体的规则外形：食盐食盐的晶体呈立方体形；的晶体呈立方体形；明矾明矾的晶体呈八面体形；的晶体呈八面体形；石英石英的晶体中间是一个六棱柱，两端呈的晶体中间是一个六棱柱，两端呈六棱锥；六棱锥；非晶体：没有规则的几何形状非晶体：没有规则的几何形状 常见的非晶体有：玻璃、蜂蜡、松香、沥青、常见的非晶体有：玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等橡

2、胶等 非晶体非晶体晶体晶体多晶体多晶体规则规则形状形状无无有有无无物理物理性质性质各向各向同性同性各向各向异性异性各向各向同性同性固定固定熔点熔点无无有有有有种类种类区别区别 固体是否有确定的熔点，可作为区固体是否有确定的熔点，可作为区分晶体非晶体的标志分晶体非晶体的标志 一种物质是晶体还是非晶体并不是一种物质是晶体还是非晶体并不是绝对的，在一定的条件下可以转化相互绝对的，在一定的条件下可以转化相互转化转化9.2液体 液体的性质介于气体和固体之间，液体的性质介于气体和固体之间，它与固体一样具有一定的体积，不易压它与固体一样具有一定的体积，不易压缩，同时，又像气体一样没有固定的形缩，同时，又像气

3、体一样没有固定的形状，具有流动性。这些性质是由它的微状，具有流动性。这些性质是由它的微观结构决定的。观结构决定的。1 1、液体的表面张力、液体的表面张力表面层表面层液体液体汽汽 液体表面层的分子分布比液体内部的分液体表面层的分子分布比液体内部的分子分布稀疏，分子的平均间距较大，所以子分布稀疏，分子的平均间距较大，所以表面层内液体分子的作用力主要表现为引表面层内液体分子的作用力主要表现为引力，正是分子间的这种引力作用，使表面力，正是分子间的这种引力作用，使表面层具有收缩的趋势。层具有收缩的趋势。存在于液体表面层能使液面相互收存在于液体表面层能使液面相互收缩的拉力叫缩的拉力叫表面张力表面张力。其方

4、向与所取分界线段垂直、与液其方向与所取分界线段垂直、与液面相切面相切 fL 为表面张力系数，其单位是为表面张力系数，其单位是N/m，的数值与液体的种类和温度有关。的数值与液体的种类和温度有关。2 2、表面能、表面能 由于液面有自动收缩的趋势，所以增大由于液面有自动收缩的趋势，所以增大液体表面积需要克服表面张力做功液体表面积需要克服表面张力做功 设想使设想使ABAB边向右移动距离边向右移动距离x x，则此，则此过程中外界克服表面张力所做的功为过程中外界克服表面张力所做的功为SxABxfxFW22外S表示液膜的两个表面所增加的总面积表示液膜的两个表面所增加的总面积 例、将端点相连的三根细线掷在水面

5、上，其例、将端点相连的三根细线掷在水面上，其中中1 1、2 2线各长线各长1.5cm1.5cm，3 3线长线长1cm1cm，若在图中，若在图中A A点滴下某种杂质，使表面张力系数减小到原点滴下某种杂质，使表面张力系数减小到原来的来的0.40.4，求每根线的张力？水，求每根线的张力？水表表面张力系面张力系数数=0.07N/m=0.07N/m。1)4.0(2sin2RTcmR25.2,22sin10,1067.11432TNTTT 上题中，又把该杂质滴在上题中，又把该杂质滴在B点，求每根点，求每根线的张力？线的张力？NaRTT42211026.0 如图所示，一长如图所示，一长L、质量均匀为、质量均

6、匀为M的链条套在一表面光滑，顶角为的链条套在一表面光滑，顶角为的圆的圆锥上，当链条在圆锥面上静止时，链条锥上，当链条在圆锥面上静止时，链条中的张力是多少？中的张力是多少？如图所示，一长如图所示，一长L、质量均匀为、质量均匀为M的链条套在一的链条套在一表面光滑，顶角为表面光滑，顶角为的圆锥上，当链条在圆锥面上静止时，链条中的圆锥上，当链条在圆锥面上静止时，链条中的张力是多少？的张力是多少？链条的受力具有旋转对称性链条各部分链条的受力具有旋转对称性链条各部分间的张力属于内力间的张力属于内力,需将内力转化为外力，我需将内力转化为外力，我们可以在链条中隔离出任一微元作为研究对象，们可以在链条中隔离出任

7、一微元作为研究对象，链条其它部分对微元的拉力就成为外力，对微链条其它部分对微元的拉力就成为外力，对微元根据平衡规律求解元根据平衡规律求解:FTFTFin 2当当 ,sin22 iTTFFF 2sin222 链条微元处于平衡链条微元处于平衡mgFNiFiTFmg 2cot22 2 TnMFgn cot22 Mg cot22 3.表面张力产生的附加压强表面张力产生的附加压强 表面张力的存在，造成弯曲液面的内、表面张力的存在，造成弯曲液面的内、外的压强差，称为附加压强外的压强差，称为附加压强 其中最简单的就是球形液面的附加压强其中最简单的就是球形液面的附加压强 在半径为在半径为R的球形液滴上任取一球

8、的球形液滴上任取一球冠小液块来分析冠小液块来分析(小液块与空气的分小液块与空气的分界面的面积是界面的面积是S,底面积是底面积是S)SAR图3-4-4 大气压的合力方向垂直于大气压的合力方向垂直于S S面，大面，大小可表示为小可表示为 SpF0 表面张力的合力也与表面张力的合力也与S面垂直，大面垂直，大小为小为2sin2sin2sinRfff2sin2sin2sinRfff截块很小，截块很小，mg的数值可忽略的数值可忽略fFpS22sinRS Rpp20上式是在凸液面条件下导出的上式是在凸液面条件下导出的 对凹液面也成立，但凹球形液面对凹液面也成立，但凹球形液面(如液体中气泡的表面如液体中气泡的

9、表面)内的压强内的压强p小小于外部压强于外部压强p0 易得球形液泡内部压强比外部易得球形液泡内部压强比外部压强大压强大R4 当两个相接触的肥皂泡融合前，常当两个相接触的肥皂泡融合前，常有一个中间阶段，在两个肥皂泡之间有一个中间阶段，在两个肥皂泡之间产生一层薄膜，如图所示产生一层薄膜，如图所示 1r2r 曲率半径曲率半径 和和 已知，求把肥皂已知，求把肥皂泡分开的薄膜的曲率半径。泡分开的薄膜的曲率半径。1014rpp2024rpp21214prp212112-rrrrr 3、浸润和不浸润、浸润和不浸润浸润：一种液体会润湿某种固体并附着在浸润：一种液体会润湿某种固体并附着在 固体的表面上的现象。固

10、体的表面上的现象。如：水可以浸润玻璃如：水可以浸润玻璃 不浸润：一种液体不会润湿某种固体，也不浸润：一种液体不会润湿某种固体，也 不会附着在固体的表面的现象。不会附着在固体的表面的现象。如：水银不浸润玻璃如：水银不浸润玻璃 固体相接触的液体薄层叫附着层固体相接触的液体薄层叫附着层 分别作液体表面的切线与固体表面的分别作液体表面的切线与固体表面的切线，在液体内部这两条切线的夹角切线，在液体内部这两条切线的夹角，称为接触角。称为接触角。液体与固体浸润时，液体与固体浸润时，为锐角；液体与为锐角；液体与固体不浸润时，固体不浸润时，为钝角。两种理想情况为钝角。两种理想情况是是=0时，称为完全浸润；时，称

11、为完全浸润；=时，称为时，称为完全不浸润。完全不浸润。毛细现象毛细现象：管径很细的管子叫做毛细管管径很细的管子叫做毛细管 浸润液体在毛细管中上升的现象，以及不浸润液体在毛细管中上升的现象，以及不浸润液体在毛细管中下降的现象，叫毛细现象。浸润液体在毛细管中下降的现象，叫毛细现象。cos2 rF hrgG2grhcos2 不浸润的情况，上式仍正确，不浸润的情况，上式仍正确，是钝角，是钝角，h是是负值，表示管内液面低于管外液面。负值，表示管内液面低于管外液面。在两端开口，半径在两端开口，半径1mm的玻璃毛细管内装的玻璃毛细管内装满水，满水，后把它竖直放置，这时留在管中水后把它竖直放置，这时留在管中水

12、柱有多长？表面张力系数柱有多长？表面张力系数 米牛2103.7rhgr42米23321094.2108.910103.744grh 绷紧的肥皂薄膜有两个平行的边界，线绷紧的肥皂薄膜有两个平行的边界，线AB将将薄膜分隔成两部分，刺破左边的膜，线薄膜分隔成两部分，刺破左边的膜，线AB受到受到表面张力作用被拉紧，试求此时线的张力。平行表面张力作用被拉紧，试求此时线的张力。平行边间距离为边间距离为d，线，线AB的长度为的长度为l(ld/2)，肥皂，肥皂液的表面张力系数为液的表面张力系数为ifT2线会形成长度为线会形成长度为的两条直线段和半径为的两条直线段和半径为d/2的半圆，线在的半圆，线在C、D两处

13、的拉力及各处都垂直于该弧线的表面两处的拉力及各处都垂直于该弧线的表面张力的共同作用下处于平衡状态张力的共同作用下处于平衡状态)2/(21dlxdrrfi24cos2drrfi24cos2dT 在水平放置的平玻璃板上倒一些水银，由于在水平放置的平玻璃板上倒一些水银，由于重力和表面张力的影响，水银近似呈圆饼形状重力和表面张力的影响，水银近似呈圆饼形状(侧面向外凸出侧面向外凸出)，水银和玻璃的接触角可按，水银和玻璃的接触角可按180180计算，已知水银密度计算，已知水银密度 ，水银的，水银的表面张力系数表面张力系数 。当圆饼的半径很。当圆饼的半径很大时，试估算厚度大时，试估算厚度h h的数值大约是多少的数值大约是多少(取一位有取一位有效数字效数字)？33106.13mkgmNa49.0取宽、高取宽、高h的面积元的面积元S 重力使水银对重力使水银对S的侧压力为的侧压力为 21122FP Sgh h xghx F3=F4 21coscos(1 cos)fFFxxx 21(1co s)2xg hx2(1cos)0.0027 1coshg11 cos2332.7 101.42.7 10h11