湖南省岳阳县第一中学2014年物理奥赛教案第六讲物体的性质物态变化知识要点：流体分子运动的特点。表面张力系数。浸润现象和毛细现象（定性）。晶体和非晶体。空间点阵。固体分子运动的特点。熔解和凝固。熔点。熔解热。蒸发和凝结。饱和汽压。沸腾和沸点。汽化热。临界温度。固体的升华。空气的湿度和湿度计。露点。传导、对流和辐射。热膨胀和膨胀系数。一、固体和液体1、固体——晶体和非晶体a、晶体和非晶体的根本区别是：是否具有固定的熔点。晶体又分为单晶体和多晶体，单晶体（如石英、云母、明矾、冰等）还具有规则的几何形状、物理性质上表现为各向异性；多晶体（如岩石、金属等）则和非晶体一样，无规则几何形状、各向同性。b、空间点阵：组成晶体的微观粒子所形成的规则排列（非晶体没有空间点阵）。晶体之所以具有固定的熔点，是因为发生相变时，吸收的热量全部用来破坏空间点阵结构——分子间距的改变导致分子势能增大，而分子的平均动能则不变。2、液体的表面张力a、表面张力：存在于液体表面的使表面收缩的力。表面张力的微观解释是：蒸发使表面分子间距大于r0，因此分子力体现为引力。表面张力系数：设想在液面作长为L的线段，则线段两边表面张力必垂直于这条线段，且于液面相切，各自的大小均为f=L，其中称表面张力系数,是液体的一种特性。同种液体的面张力系数还随温度而变化。如果研究的是一层液体薄膜，要注意液膜有前后两个表面。【例1】一个真空环境中的肥皂泡，将体积为cm3、压强为10Pa的空气打入这个肥皂泡，肥皂泡膨胀到半径为5cm后稳定，求皂液的表面张力系数。解析：为了解决这个问题，先要讨论球形液面所产生的压强。取半径为R的球形液面的一部分作为研究对象，作用在这部分液面边界线上的表面张力F是垂直于边界处的半径AC的。这个张力的平行于AO的分力相互抵消，垂直于AO的分力F1=2rsin=这部分液面对液体内部产生的附加压强P'附=F1/r2=2/R对于肥皂泡来说，因为皂液有两层液面，所以产生的附加压强为P附=4/RAF2F1CrF根据玻意耳定律，设肥皂泡稳定后内部的压强为P，则P0V0=PVP0=P，得P=0.064P0因为此时肥皂泡内外压强相等，所以有：P=P附=4/R=0.0640.0510÷4N/m=0.008N/mb、浸润和不浸润现象：液体与固体接触时，若接触角θ为锐角，称为浸润现象；反之，接触角为钝角，称为不浸润。液体相对固体是否浸润取决于液体和固体的组合关系，如水能浸润玻璃却不能浸润石蜡，水银能浸润锌版却不能浸润玻璃。当θ=0时，称为“完全浸润”；当θ=π时，称为“完全不浸润”。从微观角度看，液体能否浸润固体取决于液体与固体接触的“附着层”分子受液体分子力（内聚力）更大还是受固体分子力（附着力）更大。c、毛细现象：浸润管壁的液体在毛细管中液面升高，不浸润管壁的液体在毛细管中液面降低的现象。毛细现象的形成事实上是液体表面张力的合效果。☆如果毛细管的为r，液体的表面张力系数为α，对管壁的浸润角为θ，不难求出毛细现象导致的液面上升（或下降）量h=。【例题12】如图6-18所示，在一个两端开口的、半径为1mm的长毛细管中装满水，然后把它竖直地放在空间，认为水完全浸润毛细管，且水的表面张力系数为7.3×10－2N/m，则留在管中的水柱应有多长？【解说】由于有两个曲面，故曲面边缘的表面张力合力为F=2·α2πrcosθ液柱的重力G=ρπr2hg解它们的平衡方程即可（θ=0）【答案】h=2.94×10－2m。二、相变相：热学系统中物理性质均匀的部分。系统按化学成分的多少和相的种类多少可以成为一元二相系（如冰水混合物）和二元单相系（如水和酒精的混合液体）。相变分气液相变、固液相变和固气相变三大类，每一类中又有一些具体的分支。相变的共同热学特征是：相变伴随相变潜热。1、气液相变，分气化和液化。气化又有两种方式：蒸发和沸腾，涉及的知识点有饱和气压、沸点、汽化热、临界温度等。a、蒸发。蒸发是液体表面进行的缓慢平和的气化现象（任何温度下都能进行）。影响蒸发的因素主要有①液体的表面积、②液体的温度、③通风条件。从分子动理论的角度不难理解，蒸发和液化必然总是同时进行着，当两者形成...
