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§3.3

液体性质

3.3.1、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,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。

3.3.2、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:
Vt  V0 (1  t )

式中 V0 是在 0℃时的体积, V t 是液体在 t℃时的体积,β 是液体的体胀系数,一般液体的体 胀系数比固体大 1~2 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,水中的生物才安然地度过严冬。

3.3.3、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 V0 ,则 0℃时该物体的密度是 则

0 

m V0 。设物体在 t℃时密度  t ,体积 V t ,

t 

m Vt 。





又有 Vt  V0 (1  t ) ,式中β 是固体或液体的体膨胀系数,代入  t 表达式得

t 

0 m  V0 (1  t ) 1  t 。

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

  1.82  10 4 /℃)
解:查表可得石英的线胀系数 a  0.4  10 /℃,则其体胀系数为 3a  1.2  10 /℃。与水
4 银的体胀系数   1.82  10 /℃相比很小可忽略不计,所以当温度升高时,可以认为石英泡
6 6

的容积不变,只考虑水银的膨胀,水银体积的增量
V  VT

 1.82  10 4  0.300  10  5.46  10 4 cm 3


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