2019-2020年高中物理固體與液體的性質(zhì)競(jìng)賽講座講稿新人教版一、基礎(chǔ)知識(shí)部分（一）固體的特點(diǎn)（1）晶體與非晶體固體能夠分為晶體與非晶體。晶體又可分為單晶體與多晶體。從實(shí)質(zhì)上說(shuō)，非晶體是粘滯性很大的液體。因此，固體嚴(yán)格地講主要指晶體。晶體的特點(diǎn)：擁有必然的熔點(diǎn)。在熔解或凝固的過(guò)程中，固、液態(tài)并存，溫度保持不變。而單晶體，除此之外還擁有天然的規(guī)則幾何外形。物理性質(zhì)（如彈性模量、導(dǎo)熱系數(shù)、電阻率、吸取系數(shù)等）擁有各向異性。多晶體是由好多小的單晶粒組成。

（晶粒的線度約為

10-3cm）由于晶粒的排列的無(wú)序性，故物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性。外形也不擁有規(guī)則性。（2）晶體的微觀結(jié)構(gòu)全部的晶體從微觀結(jié)構(gòu)上看，都是大量的同樣的粒子（分子或原子或離子，統(tǒng)稱為結(jié)構(gòu)基元）在空間周期性規(guī)則排列組成的。由這些結(jié)構(gòu)基元在空間周期性排列的整體稱之為空間點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。每個(gè)幾何點(diǎn)稱之為結(jié)點(diǎn)。空間點(diǎn)陣是一種數(shù)學(xué)抽象。只有當(dāng)點(diǎn)陣中的結(jié)點(diǎn)被晶體的結(jié)構(gòu)基元代替后，才成為晶體結(jié)構(gòu)。各粒子（即結(jié)構(gòu)基元）其實(shí)不是被拘束在結(jié)點(diǎn)不動(dòng)，而是在此平衡地址不停地?zé)o規(guī)則振動(dòng)。由于這類周期性的而且有某種對(duì)稱性晶體點(diǎn)陣的規(guī)則排列，決定了晶體宏觀上的規(guī)則的天然幾何形狀決定了物理性質(zhì)表現(xiàn)出出各向異性。又由于晶體的空間點(diǎn)陣決定的每個(gè)粒子所保持的嚴(yán)格的互相地址關(guān)系，即結(jié)合關(guān)系，當(dāng)晶體被加熱時(shí)達(dá)到崩潰程度的溫度是同樣的，不停加熱，不停春結(jié)合關(guān)系進(jìn)行崩潰直到崩潰完成，完好變成液體，溫度向來(lái)不用高升。所以，晶體有必然的熔點(diǎn)。（3）物體的熱膨脹在外界壓強(qiáng)不變的條件下，物體的長(zhǎng)度、面積、體積隨溫度高升而增加的現(xiàn)象叫熱膨脹。在同樣的條件下，氣體、液體、固體的熱膨脹不同樣。氣體最明顯，固體最不明顯。也有極少許物質(zhì)，在某一溫度范圍內(nèi)（如：水在0C?4C）當(dāng)溫度高升時(shí)體積反而減小。這類現(xiàn)象叫失態(tài)膨脹。水、銻、鉍、鑄鐵等都有失態(tài)膨脹。在溫度變化范圍不太大時(shí)，線度膨脹近似依照以下關(guān)系：|=|0（1+at）或厶l=a△T式中的a叫膨脹系數(shù)。一般金屬的膨脹系數(shù)約為10-5/度。大多數(shù)物體都擁有熱脹冷縮的性質(zhì)，在必然的溫度下固體的線度（如長(zhǎng)度、直徑、周長(zhǎng)）是必然的，當(dāng)溫度高升時(shí)固體的線度會(huì)增加.設(shè)溫度為0C時(shí)固體的長(zhǎng)度，溫度高升到C時(shí)長(zhǎng)度為，長(zhǎng)度增量與溫度的增量成正比，也跟成正比，即，?式中稱為固體的線膨脹系數(shù)，與資料的性質(zhì)有關(guān)，其數(shù)量級(jí)為10_6K1?10「5K1.當(dāng)固體的線度發(fā)生膨脹時(shí)，固體的表面積和體積也在發(fā)生膨脹，分別稱為面膨脹和體膨脹，其變化規(guī)律分別為，.式中、分別為固體在0C時(shí)的表面積和體積，、分別為面脹系數(shù)和體脹系數(shù).對(duì)于各向同性的固體有:（二）液體的性質(zhì)液體的性質(zhì)一方面像固體擁有必然的體積，不易壓縮，另一方面像氣體，沒(méi)有必然的形狀，擁有流動(dòng)性。而且物理性質(zhì)也擁有各向同性。液體的這類宏觀特點(diǎn)是由于其微觀結(jié)構(gòu)決定的。液體分子具有近程有序，遠(yuǎn)程無(wú)序的特點(diǎn)。液體分子的熱運(yùn)動(dòng)與固體周邊。但與固體對(duì)照，液體分子結(jié)構(gòu)松弛，縫隙較大，液體分子不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間在一個(gè)固定的平衡地址上振動(dòng)，而是不斷變化的，所以以致宏觀上出現(xiàn)液體擁有流動(dòng)性。（1）液體的表面張力液體與氣體互相接觸有液體薄層（厚度為10-9m）稱為表面層。液體的表面層如同一張緊的彈性薄膜，有縮短趨勢(shì)。所以表面內(nèi)有不如期定的張力，液體的表面出現(xiàn)的張力叫表面張力。設(shè)液體的表面有一長(zhǎng)為L(zhǎng)的線段，線段兩邊的液面間互相作用力為：f=cl式中的c稱為液體的表面張力系數(shù)。數(shù)值上等于作用在單位長(zhǎng)度線段上的表面張力單位：N/m。表面張力系數(shù)與液體的成分、性質(zhì)及溫度有關(guān)。與液面的大小沒(méi)關(guān)。2）液體的表面張力系數(shù)液體的表面層存在表面張力而擁有縮短趨勢(shì)，要擴(kuò)大液面就要做功。以以下圖：為一沾有液膜的金屬框長(zhǎng)為L(zhǎng)的BC邊能夠自由滑動(dòng)，由于所張的液膜有兩個(gè)面。故有：W=FAx=2cl△x=cAS=W/AS單位：J/m2。??（3）任意波折液面內(nèi)外的壓強(qiáng)差N(Ta）中的O點(diǎn)是曲面上的任意一個(gè)點(diǎn)，ON為P2假設(shè)有一個(gè)波折的液面以以下圖，圖（/B2曲面上O點(diǎn)處的法線方向/包括ON的兩個(gè)互相垂直的平面Pi和P2在曲面上截出曲線AiOBi和AiBiA2Ob（稱為小曲面的兩個(gè)正截面）。iO對(duì)于任意一個(gè)確定的球面，正截口都是圓，且半徑為此球面的半徑。對(duì)于任意一個(gè)曲面，經(jīng)過(guò)同一\A2O\R點(diǎn)O的各個(gè)不同樣的正截口，屬不同樣的幾何曲線，有不同樣的曲率半徑。幾何學(xué)上能夠證明：過(guò)O點(diǎn)的任意一對(duì)互相垂直的正截口曲線的曲率之和（）為必然值，并稱此定值為曲面在在液面外時(shí)

R2FCi則取負(fù)值。0點(diǎn)的平均曲率，曲率中心在球面內(nèi)時(shí)R和R2為正當(dāng),如右以下圖所示，在液面上過(guò)四邊形，并設(shè)：0點(diǎn)的小曲面上取特別小的以EFGHE曲線為界線的AiBi=EF=HG=AI2,A2B2=HE=GF=Ali,rB2F小曲面邊緣HE、GF碰到表面張力Afi和Af2。此渺小曲面的切向分力互相抵消，法向重量的合.Af”i2力為：AfiO,△f2△fi'Af2△'+△‘△fisinA$什厶f2sinA$ifif2=△$i=2cr△liA$i=a△liAiBi/Ri=cr△liATRi=CTS/Ri同樣能夠獲取小曲面邊緣EF、HG碰到表面張力法向重量的合力為:△f=CT()（也稱壓超）利用小液面的平衡條件，不計(jì)小液面的重力，波折液面必定供應(yīng)一個(gè)附加壓強(qiáng),△P=C（）（此式即為拉普拉斯方程）。對(duì)于球面，RI=R2=RO附加壓強(qiáng)為:P=C,對(duì)于球面液膜（如肥皂泡），球內(nèi)外的壓強(qiáng)差為：△P=O（4）浸潤(rùn)與不浸潤(rùn)、接觸角液體與固體互相接觸的一層很薄的液體層叫附著層。在附著層內(nèi)液體分子與固體分子間的吸引力叫附著力。在附著層內(nèi)液體分子與內(nèi)部液體分子間的吸引力叫內(nèi)聚力。若附著力大于內(nèi)聚力，二產(chǎn)生液體浸潤(rùn)固表現(xiàn)象；若附著力小于內(nèi)聚力，產(chǎn)生液體不浸潤(rùn)固表現(xiàn)象?！谝后w與固體的接觸處作液體表面的切線與固體表面的切線，這兩切線經(jīng)過(guò)液體內(nèi)部所成的角II著度0稱為接觸角。當(dāng)0<n/2（銳角）時(shí)，液體浸潤(rùn)固體，當(dāng)0>n/2（鈍角）時(shí)，液體不浸附B潤(rùn)固體，當(dāng)0=冗時(shí)，液體完好不浸潤(rùn)固體。當(dāng)時(shí)，稱為完好浸潤(rùn)，如酒精與玻璃。玻璃管在細(xì)管內(nèi)，若液體能浸潤(rùn)細(xì)管，則管內(nèi)液面呈凹彎月面，如圖（b）所示；若液體不能夠浸潤(rùn)細(xì)管，則管內(nèi)液面呈凸彎月面，如圖（a）所示?若是完好浸潤(rùn)，則凹彎月面是以管徑為直徑的凹半球面：若是完好不浸潤(rùn)，則水銀凸彎月面是以管徑為直徑的凸半球面.（5）毛細(xì)現(xiàn)象浸潤(rùn)管壁的液體在細(xì)管內(nèi),不浸潤(rùn)管壁的液的液面高升體在細(xì)管內(nèi)液面下降的現(xiàn)象稱為能夠發(fā)生毛毛細(xì)現(xiàn)象?對(duì)于液體浸（（不細(xì)現(xiàn)象的管子叫毛細(xì)管?如圖（a）、b）所a）玻璃Po,則有關(guān)示。潤(rùn)管壁的狀況，液面為凹面，設(shè)大氣壓強(qiáng)為系：2bbPA=PB_'gh=_[gh土gR其中R為凹面曲率半徑，它與管半徑的關(guān)系為:同樣這個(gè)公式對(duì)（b）中的狀況也是正確的。只要各取相應(yīng)的接觸角0,而且h的代表值，即上升時(shí)h>0,固態(tài)下降時(shí)h<0。（三）物態(tài)變化物態(tài)變化就是在必然條件下物質(zhì)的三種存在狀態(tài)的變化，即固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)之間的互相轉(zhuǎn)變，這些變化如右圖所示.

(b)b）浸潤(rùn)氣態(tài)液態(tài)物質(zhì)由液態(tài)變成氣態(tài)的過(guò)程叫汽化，在液體表面發(fā)生的汽化即蒸發(fā)?在密閉容器中，當(dāng)因蒸發(fā)而使汽化達(dá)到動(dòng)向平衡時(shí)；此時(shí)的蒸氣叫飽和汽，它的壓強(qiáng)叫飽和汽壓（），飽和汽壓的大小與液體的種類及有無(wú)雜質(zhì)有關(guān)；對(duì)于同一種液體，飽和汽壓隨溫度的高升而增大；在溫度不變的狀況下，飽和汽的壓強(qiáng)不隨體積而變化?氣體實(shí)驗(yàn)定律對(duì)飽和汽不適用?未達(dá)到動(dòng)向平衡的蒸汽叫未飽和汽，它近似遵守理想氣體狀態(tài)方程；在液體表面和內(nèi)部同時(shí)發(fā)生的汽化叫做沸騰?液體的內(nèi)部和容器的器壁上存在小氣泡，氣泡內(nèi)的總壓強(qiáng)是氣泡內(nèi)空氣的壓強(qiáng)和液體的飽和汽壓久的的總和；氣泡外的壓強(qiáng)是液面上的外界壓強(qiáng)、液體靜壓強(qiáng)與氣泡的表面張力所引起的附加壓強(qiáng)之和，在平時(shí)狀況下，、與對(duì)照可以忽略不計(jì).所以，在某一溫度下，液體內(nèi)氣泡的平衡條件能夠近似地表示為.當(dāng)液體溫度高升時(shí)，增大，同時(shí)由于溫度高升和汽化，氣泡經(jīng)過(guò)體積的增大，以致減小，這樣在新的條件下實(shí)現(xiàn)與的平衡?但當(dāng)溫度高升到使時(shí)，這時(shí)無(wú)論氣泡體積怎樣增大也不能夠?qū)崿F(xiàn)平衡，即氣泡處于非平衡態(tài)，此時(shí)突然脹大的氣泡，在浮力的作用下，迅速上升到液面破裂后排出蒸氣，整個(gè)液體激烈汽化，形成沸騰現(xiàn)象?所以，液體沸騰的條件是液體的飽和汽壓等于外界壓強(qiáng)，且此時(shí)的溫度稱為沸點(diǎn).對(duì)于同種液體，沸點(diǎn)與液面上的壓強(qiáng)有關(guān)，壓強(qiáng)越大，沸點(diǎn)越高；沸點(diǎn)還與液體的種類有關(guān).地球表面不停地進(jìn)行著水分的蒸發(fā)，空氣中總會(huì)有水蒸氣，而空氣中所含水汽的多少?zèng)Q定了空氣的潤(rùn)濕程度?空氣的濕度平時(shí)定義為：①絕對(duì)濕度（）,

即空氣中所含水汽的分壓富強(qiáng)小

.②相對(duì)濕度（），某溫度下空氣的絕對(duì)濕度跟同一溫度下水的飽和汽壓的百分比：

，表示同一溫度下水的飽和汽壓，不同樣溫度下水的飽和汽壓能夠查表獲取.空氣中未飽和的水蒸氣，當(dāng)氣溫逐漸降低時(shí)會(huì)逐漸湊近飽和，當(dāng)氣溫降低到使空氣中的水蒸氣恰巧達(dá)到飽和時(shí)的溫度叫露點(diǎn)

.空氣中所含的水蒸氣越多，只要降低少許溫度，即可達(dá)到露點(diǎn)；相反，若是空氣中所含的水蒸氣較少，則要降低很多的溫度才能達(dá)到露點(diǎn)?所以氣溫與露點(diǎn)差值越小，空氣中水蒸氣離飽和狀態(tài)越近，空氣中的相對(duì)濕度越大；反之相對(duì)濕度就越小

.當(dāng)夜間的氣溫降到露點(diǎn)以下，且氣溫高于0C,就會(huì)出現(xiàn)露水，這是水蒸氣的液化；當(dāng)夜間的氣溫降到露點(diǎn)以下，且氣溫低于0C,就會(huì)出現(xiàn)霜，這是水汽的凝華；若是夜間的氣溫雖在0C以下，但仍高于露點(diǎn)，就不會(huì)出現(xiàn)霜.各種氣體都有一個(gè)特別溫度，在這個(gè)溫度以上，無(wú)論怎樣增大壓強(qiáng)也不能夠賭氣體液化，這個(gè)溫度稱為氣體液化的臨界溫度.物質(zhì)從固態(tài)直接轉(zhuǎn)變成氣態(tài)的過(guò)程稱為升華，其逆過(guò)程稱為凝華.升華時(shí)組成物質(zhì)的粒子直接由空間點(diǎn)陣變成自由分子，這一方面要戰(zhàn)勝粒子間結(jié)合力做功，另一方面還要戰(zhàn)勝外界壓強(qiáng)做功.使單位質(zhì)量的固態(tài)物質(zhì)升華時(shí)所吸取的熱量稱為升華熱，它等于汽化熱與熔解熱之和，即.將同一物質(zhì)的液體、固體和上方的飽和汽壓隨溫度變化的汽化曲線和升華曲線，以及熔點(diǎn)隨壓強(qiáng)變化的熔解曲線，同時(shí)畫在圖上，就能標(biāo)出固、液、氣三態(tài)存在的地域；每條曲線對(duì)應(yīng)著兩態(tài)平衡共存的狀況；三條曲線的交點(diǎn)（三相點(diǎn)），對(duì)應(yīng)著三態(tài)平衡共存的狀態(tài).如圖15—11所示是水的三相圖，水的三相點(diǎn)是（點(diǎn)）273.16K（O.O1C）,=6.106102Pa（6.010-3atm），圖中標(biāo)度僅示=意.（四）熱傳達(dá)方式熱傳達(dá)的方式有三種：對(duì)流、熱傳導(dǎo)和熱輻射?下面詳盡說(shuō)說(shuō)熱傳導(dǎo)和熱輻射.物體或物系統(tǒng)由于各處溫度不同樣引起的熱量從溫度較高處傳達(dá)到溫度較低處的現(xiàn)象叫熱傳導(dǎo).是固體中熱傳達(dá)的主要形式，在氣體和液體中熱傳導(dǎo)經(jīng)常和對(duì)流同時(shí)發(fā)生.從分子動(dòng)理論的見(jiàn)解來(lái)看，溫度較高的物體的分子的平均熱運(yùn)動(dòng)的能量大，溫度較低的物體的分子平均熱運(yùn)動(dòng)能量小，經(jīng)過(guò)分子間的互相碰撞，一部分內(nèi)能將從溫度高處傳達(dá)到溫度低處.若是導(dǎo)熱物體各點(diǎn)的溫度不隨時(shí)間變化，這類導(dǎo)熱過(guò)程稱為牢固導(dǎo)熱，在這類狀況下，考慮長(zhǎng)度為，橫截面積為的柱體，兩端截面處的溫度為了、，且〉，則熱量沿著柱體長(zhǎng)度方向傳達(dá)，在時(shí)間內(nèi)經(jīng)過(guò)橫截面所傳達(dá)的熱量為式中為物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù).物體因自己的溫度變化而向外發(fā)射能量，發(fā)射出的是不同樣波長(zhǎng)的電磁波，這類現(xiàn)象叫熱輻射，其特點(diǎn)是不依靠氣體或液體的流動(dòng)，又不依靠分子間的碰撞來(lái)傳導(dǎo)，所以在真空環(huán)境中也能進(jìn)行；熱輻射與周圍物體的溫度高低是沒(méi)關(guān)的.有一類物體，能在任何溫度下吸取全部的電磁波輻射，其表面卻其實(shí)不反射，這類物體稱為黑體?黑體是熱輻射理想的吸取體和發(fā)射體，黑體單位表面積的輻射功率了與其溫度的四次方成正比，即，式中=5.6710-4W/m

2?

K4,

稱為斯忒藩常量

.若是不是黑體，單位表面積的輻射功率記為，式中為表面輻射系數(shù)，其值在

o?

1

之間,由物體表面性質(zhì)決定

.二、例題與習(xí)題無(wú)論它們是浮1、兩個(gè)飄揚(yáng)的物體由于表面張力的作用而互相吸引,請(qǐng)講解其中的原因.解析與解：由于液體的表面張力，在這兩個(gè)物體之間的液面高度與物體之外的液面高度是不同樣的，如右圖所示：在圖a）所示狀況中，液體是水，由于浸潤(rùn)物體之間的液面高出物體之外的液面；在圖（b）所示狀況中，液體是水銀，由于不浸潤(rùn)物體之間的液面低于物體之外的液面.在兩個(gè)物體之間，兩種狀況下液面上的壓強(qiáng)都為7大氣壓強(qiáng)（設(shè)為），相應(yīng)地，在兩物體之間的水面下，其壓強(qiáng)(a)水(b)水銀低于大氣壓；在兩物體之間的水銀面下，其壓強(qiáng)高于大氣壓.從圖中能夠看出，在這兩種狀況下，兩飄揚(yáng)物外側(cè)壓強(qiáng)均大于兩物體之間的壓強(qiáng)，故都將會(huì)產(chǎn)生向內(nèi)的合力（作用在飄揚(yáng)物上），使物體產(chǎn)生靠攏的趨勢(shì).所以，兩個(gè)飄揚(yáng)的物體無(wú)論它們是浮在水面上還是浮在水銀面上，由于表面張力的作用總會(huì)互相吸引

.2、兩塊質(zhì)量均為的平行玻璃板之間充滿一層水，以以下圖，玻璃板之間的距離為，板間夾的且.若水的表面張力系數(shù)為，求“水餅”作用于玻璃板的力.

“水餅”的直徑為解析與解：設(shè)水與玻璃的接觸角為，水的表面張力，表面張力對(duì)“水餅”的壓強(qiáng)為，為大氣壓強(qiáng)，設(shè)“水餅”內(nèi)部壓強(qiáng)為，因“水餅”平衡，故對(duì)內(nèi)凹形側(cè)面有對(duì)上面22的玻璃板而言，有TLDTLD可得“水餅”作用于玻璃板的力為.Pomg-p水=F餅，443、質(zhì)量2.0kg,溫度260K,體積0.19m3的氟利昂（摩爾質(zhì)量為121g/moll），在保持溫度不變的條件===下被壓縮，若是其體積減小為=0.10m3,試問(wèn)在此過(guò)程中有多少氟利昂被液化.已知在260K時(shí)，液態(tài)氟利昂的密度為=1.44103kg/m3，氟利昂汽的飽和汽壓為=08105Pa,又氟利昂的飽和汽可近似看做是理想氣體.解析與解：本題是經(jīng)過(guò)氟利昂的等溫壓縮，使之部分液化，該過(guò)程中氟利昂的飽和汽可視為理想氣體?利用理想氣體狀態(tài)方程及題中已知條件，可解出壓縮后液態(tài)氟利昂的質(zhì)量?但也必定考慮到在壓縮前可否已有部分液態(tài)氟利昂，若有，應(yīng)從中減去，若無(wú)，則全部是在壓縮過(guò)程中生成的?為此需計(jì)算壓縮前氣態(tài)氟利昂的壓強(qiáng)，若小于飽和汽壓，則壓縮前并無(wú)液態(tài)氟利昂.第一計(jì)算壓縮前氣態(tài)氟利昂的壓強(qiáng)，設(shè)壓縮前，氟利昂全部呈氣態(tài)，體積=0.19m3,由克拉珀龍方程得=1.88105Pa<2.08105Pa.可見(jiàn)氟利昂的初始狀態(tài)為未飽和汽，無(wú)液態(tài)氟利昂存在.設(shè)氟利昂經(jīng)等溫變化后，液化部分的質(zhì)量是，體積是，氣態(tài)部分的質(zhì)量，體積是?氟利昂汽達(dá)飽和汽時(shí)有，,

,,聯(lián)立得，即0.84kg.即在等溫壓縮過(guò)程中有

0.84kg

氟利昂被液化

.4、一臨街房間由暖氣管供熱，設(shè)暖氣管的溫度恒定

?已知若是街上的溫度為—

20C，測(cè)得房間的溫度為

+20C

;若是街上的溫度為一

40C,測(cè)得房間的溫度為

+10C

?求房間里暖氣管的溫度.解析與解：房間與暖氣管、房間與街之間的熱傳達(dá)以熱傳導(dǎo)形式進(jìn)行，當(dāng)達(dá)到熱交換平衡時(shí)，暖氣管與房間之間交換的熱量和房間與街之間交換的熱量相等.能夠認(rèn)為，暖氣管與房間之間交換的熱量與暖氣管與房間之間的溫差成正比（牛頓冷卻定律），比率系數(shù)為是；而房間與街上交換的熱量與房間與街上的溫差成正比，比率系數(shù)為.、是與導(dǎo)熱系數(shù)、房間、暖氣管、街上狀況等因素有關(guān)的量，但各自應(yīng)是常量，所以有k1（T—Tf1）*2（Tf1-口）⑷-T2）=K（T2-jT；兩式對(duì)照得由此算出房間里暖氣管的溫度=60C.5、一個(gè)全部黑色的球形空間探測(cè)器位于距離太陽(yáng)系很遠(yuǎn)處?由于位于探測(cè)器內(nèi)部功率為的核能源的加熱作用，探測(cè)器表面的溫度為.現(xiàn)在探測(cè)器被封閉在一個(gè)薄的熱防范罩中，防范罩內(nèi)外兩面均為黑色，而且通過(guò)幾個(gè)隔熱棒附著于探測(cè)器表面，如圖示?試確定探測(cè)器新的表面溫度；若使用個(gè)這樣的防范罩，探測(cè)器表面的溫度又為多少？解析與解：本題是熱輻射問(wèn)題，由于空間探測(cè)器距離太陽(yáng)系很遠(yuǎn)，所以能夠忽略太陽(yáng)輻射和宇宙背景輻射，將探測(cè)器視為一個(gè)黑體，由黑體輻射定律，球形探測(cè)器的表面積設(shè)為，沒(méi)有防范罩時(shí)，從探測(cè)器表面輻射的由耗資核能產(chǎn)生的熱量為有一個(gè)薄防范罩套在探測(cè)器表面時(shí)，對(duì)包括防范罩的探測(cè)器這個(gè)黑體，由防范罩表面外側(cè)向外輻射的熱量仍為，但要注意，防范罩內(nèi)表面也會(huì)向內(nèi)輻射熱量，并被探測(cè)器的表面完好吸取，如上圖所示?設(shè)探測(cè)器的表面新的溫度為，對(duì)探測(cè)器而言，應(yīng)有即表面必定輻射總量為2的熱量?所以有能夠獲取?對(duì)于有個(gè)防范罩的狀況，經(jīng)過(guò)它們產(chǎn)生的向系統(tǒng)外熱輻射功率仍舊為?重復(fù)應(yīng)用前面的論證,能夠得出，在這類狀況下，探測(cè)器表面的輻射總量為，所以能夠求出探測(cè)器的表面溫度為6、兩個(gè)同樣的輕金屬容器內(nèi)裝有同樣質(zhì)量的水?一個(gè)重球掛在不導(dǎo)熱的細(xì)線上，放人其中一個(gè)容器內(nèi)，使球位于容器內(nèi)水的體積中心?球的質(zhì)量等于水的質(zhì)量，球的密度比水的密度大得多?兩個(gè)容器加熱到水的沸點(diǎn)，再冷卻?已經(jīng)知道；放有球的容器冷卻到室溫所需時(shí)間為未放球的容器冷卻到室溫所需時(shí)間的倍.試求制作球的物質(zhì)的比熱與水的比熱之比.解析與解：本題中，兩個(gè)容器與外界環(huán)境接觸狀況同樣，依照熱傳導(dǎo)中，傳達(dá)的熱量，％（）,、丁分別是容器的溫度和環(huán)境的溫度，又“輕金屬容器”忽略其熱容，且兩容器（）同樣，故有Q球水c球mTc水mT."■t1=：=—=kQ水c水m：TI則7、冬天在一個(gè)大房間里，借助集中供暖的三個(gè)串通散熱器使房間保持恒定溫度+15C?熱水沿散熱器汲送，如圖15—16?同時(shí)，第一個(gè)散熱器的溫度+75C，而最后一個(gè)（第三個(gè)）散熱器的溫度+30C?問(wèn)第二個(gè)散熱器的溫度是多少？能夠認(rèn)為：在散熱器與房間之間的熱交換同周圍溫度差成正比.解析與解：由*及題給條件得,45C8、在密閉的容器中盛有溫度

=100C的飽和蒸氣和節(jié)余的水。如水蒸氣的質(zhì)量

=

100g

，水的質(zhì)量=Ig，加熱容器直到容器內(nèi)全部的水全部蒸發(fā)

?試問(wèn)應(yīng)把容器加熱到溫度為多少開(kāi)

？給容器的熱量為多少？需注意，溫度每高升

1C,水的飽和汽壓增大

3.710

3Pa,

水的汽化熱

=2.2510

6J/kg，水蒸氣的定容比熱

=

1.3810

3J/

（kg

?

K）

?

解析與解

?本題中，

100g

水蒸氣的體積遠(yuǎn)大于1g水的體積，所以1g水的體積可忽略?容器吸取的熱量使得容器內(nèi)的水全部汽化，并使得水蒸氣（質(zhì)量為）的內(nèi)能增加?對(duì)初態(tài)和末態(tài)時(shí)的水蒸氣可應(yīng)用克拉珀龍方程.設(shè)容器的體積為，初態(tài)時(shí)水蒸氣的壓強(qiáng)為（由于是飽和汽，且溫度是=100C5Pa），末態(tài)時(shí)的壓強(qiáng)為，水蒸氣的摩爾質(zhì)量為=1810-3kg/mol.對(duì)，所以=10密閉容器內(nèi)的水蒸氣的初態(tài)有373K;當(dāng)水全部蒸發(fā)時(shí)有，3.7103（）,Pa,由上述式子可知—71如「）=2^1.PiETs代人數(shù)據(jù)解得=373.29K;依照能量守恒，容器吸取的熱量使得容器內(nèi)的水全部汽化（汽化熱），并使得水蒸氣（質(zhì)量為）的內(nèi)能增加（氣體體積不變），所以有，Q二Lm20/（mm2）（T-Ts）=2290J.9.已知冰、水和水蒸氣在一密閉容器內(nèi)（容器內(nèi)沒(méi)有任何其他物質(zhì)），若是它們能夠達(dá)到三態(tài)平衡共存.則系統(tǒng)的溫度和壓強(qiáng)必然分別是=0.01C和=4.58mmHg現(xiàn)在有冰、水和水蒸氣各1g處于上述平衡狀態(tài).若保持密閉容器體積不變而對(duì)此系統(tǒng)慢慢加熱，輸入的熱量=0.255kJ，試估計(jì)系統(tǒng)再達(dá)到平衡后冰、水和水蒸氣的質(zhì)量.已知在此條件下冰的升華熱=2.83kJ/g，水的汽化熱=2.49kJ/g。解析與解：第一大體判斷一下經(jīng)緩慢加熱系統(tǒng)再次平衡后的狀況.由熔=升一氣=0.34kJ/g,得出冰的熔解熱，因冰原有1g,輸入熱量為=0.255kJ，可見(jiàn)冰不會(huì)全部消融.也即在緩慢加熱過(guò)程中，系統(tǒng)向來(lái)保持三態(tài)共存，并再次達(dá)到平衡.所以，在此過(guò)程中，出現(xiàn)的是冰熔解為水的物態(tài)的變化，能夠?yàn)橄到y(tǒng)的溫度和壓強(qiáng)均保持不變.由理想氣體狀態(tài)方程，初態(tài)時(shí)水蒸氣的密度為Mp186.106102—3=4.84kg/m=RT8.31273.16同樣條件下，水和冰的密度分別為，，可見(jiàn)和遠(yuǎn)大于，因初態(tài)冰、水和水蒸氣各lg，質(zhì)量同樣，由可知，初態(tài)水蒸氣體積遠(yuǎn)大于水和冰的體積，水蒸氣幾乎據(jù)有了全部容器.在緩慢加熱過(guò)程中，水蒸氣溫度和壓強(qiáng)均不變，故其密度不變.水、冰增減以致的體積變化可忽略不計(jì)，而且也不能能有相當(dāng)多的水蒸氣轉(zhuǎn)變成水或冰（這需要放熱），所以水蒸氣的體積不變，向來(lái)?yè)?jù)有絕大多數(shù)容器.由此，在物態(tài)變化過(guò)程中，水蒸氣的質(zhì)量保持不變成=1g.物態(tài)變化幾乎是冰消融為水（吸熱），設(shè)終態(tài)時(shí)冰和水的質(zhì)量分別為和，由+=2g,及熔，得=0.25kg,=1.75kg.即系統(tǒng)再達(dá)到平衡后，冰、水和水蒸氣的質(zhì)量分別為0.25kg、1.75kg、1g.2019-2020年高中物理帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)授課設(shè)計(jì)2新人教版選修3授課目的知識(shí)與技術(shù)能解析帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題過(guò)程與方法經(jīng)過(guò)帶電粒子在電場(chǎng)中加速、偏轉(zhuǎn)過(guò)程解析，培養(yǎng)學(xué)生的解析、推理能力感情、態(tài)度與價(jià)值觀經(jīng)過(guò)知識(shí)的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)的精神授課重點(diǎn)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律授課難點(diǎn)運(yùn)用電學(xué)和力學(xué)知識(shí)綜合辦理偏轉(zhuǎn)問(wèn)題授課過(guò)程、課前導(dǎo)學(xué).帶電粒子經(jīng)電場(chǎng)加速：辦理方法，可用動(dòng)能定理、牛頓運(yùn)動(dòng)定律或用功能關(guān)系。22qU=mv/2-mv/2/?vt=______,若初速vo=O,貝Uv=__________。2?帶電粒子經(jīng)電場(chǎng)偏轉(zhuǎn)：辦理方法：靈便應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的合成和分解。帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中作類平拋運(yùn)動(dòng)，U、d、l、m、q、vo已知。①穿越時(shí)間：________________②末速度：_____________________________③側(cè)向位移：______