热学知识点总结

热学知识点总结

1物体的冷热程度叫温度，人凭感觉判断温度不准确，要用温度计测量。

2液体温度计是根据液体的热胀冷缩性质制成的，玻璃泡里装的是煤油，酒精或水银。3规定：冰水混合物的温度为0摄氏度，一标准大气压下，沸水的温度为100摄氏度。4使用温度计时，不能使它的玻璃泡碰触容器底和侧壁，应将玻璃泡完全浸没待测液体，待示数稳定后读数，读数时玻璃泡要留在液体中，视线和温度计液面相平。

5体温计的量程是3542℃，分度值为0.1℃，实验室温度计分度值为1℃。体温计玻璃管和玻璃泡之间有一个缩口

6冰雪融化是熔化，要吸热，液体蜡滴在手上变成固体蜡是凝固，要放热。铁化成铁水是熔化，铁水铸成铁锅是凝固。

7固体分为晶体和非晶体，二者区别是，晶体有一定的熔化温度，叫熔点，非晶体没有熔点。晶体在熔化过程中要继续吸热，但温度保持不变吸收的热用来完成熔化。

8钨丝熔点高，所以用来做灯丝，水银凝固点是39℃，所以在南极不能用水银温度计。测量沸水温度不能用酒精温度计（酒精78度就沸腾了）

9水里面加盐能降低水的凝固点，使水在更低的温度下不会凝固成冰，雪里撒盐降低雪的凝固点，

10夏天撒在地上的水变干，是汽化现象，，锅中的水烧开后继续加热一段时间会变干这也是汽化现象，汽化要吸热，汽化包括蒸发和沸腾。

11影响蒸发快慢的因素有：1液体的温度2液体的蒸发面积3液体表面的空气流速，此外液体的种类也影响液体蒸发速度，空气湿度影响水的蒸发速度。我们用控制变量法研究。

12在做观察水的沸腾实验中，要用到温度计和秒表，为了缩短加热时间，我们采用：给烧杯加盖子，减少水的质量，加大火焰或提高水的初温。我要要观察水沸腾时的现象，和温度规律。水沸腾时大量气泡产生，往上升变大，到液面破裂，放出水蒸气，要继续吸热，但水温保持不变。

13液体沸腾时的温度叫沸点，沸点随液体表面的气压的升高，而升高，高山上气压低，液体沸点低，水可以在较低的温度下沸腾。矿井里水的沸点可以高于一百度，水的沸点低于100度，原因是气压低于标准大气压。14水蒸气遇冷会液化成小水珠，雾的形成，露的形成，冬天人吐出的白气是吐出的水蒸气遇冷液化成的小水珠。喷气式飞机喷出的水蒸气在高空遇冷液化形成小水珠，看上去是一条白色的带子。缸穿裙，水管出汗，发射火箭是喷出的白烟，刚从冰箱拿出的饮料出汗，都是液化现象。

15升华是固体直接变成气体，比如碘加热升华，灯丝在高温下升华，冬天冰冻的衣服变干，是冰升华成水蒸气，樟脑球升华，干冰升华吸热用来人工降雨或降雪。凝华的实例有：霜，雪的形成是凝华，雾凇的形成，灯泡时间长壁上会变黑是钨丝蒸汽凝华形成的。窗玻璃上冬天形成的冰花在玻璃内部也是凝华。冰箱内部的霜的形成。16水烧开后放在屋子里降温冷却，冷却速度是先快后慢，物体与环境温差越大冷却地越快，最终水温等于室温。17油的沸点高于水的沸点，所以被沸腾的油烫伤更厉害。在热水表面滴一层油，油会阻碍水的蒸发，可以使水温保持很长时间，降的很慢。

18冬天用手摸室外的铁块和木头，感觉铁更冷，事实上二者温度一样，只是铁的导热能力更好把手中的热导走了。

19汽油容易汽化，所以加油站附近严禁明火，高压锅是增大了液体表面的气压，是液体的沸点升高更容易煮熟饭。给体温计消毒要用酒精擦洗。

扩展阅读：大学热学知识点总结

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热学复习大纲

等温压缩系数KT体膨胀系数11dV()TVdPp1dV()pVdT(dpdl)V)p通常V3

压强系数VpdT1ldT(线膨胀系数热力学第零定律:在不受外界影响的情况下，只要A和B同时与C处于热平衡，即使A和B没有接触，它们仍然处于热平衡状态，这种规律被称为热力学第零定律。

1)选择某种测温物质，确定它的测温属性；经验温标三要素：2)选定固定点；3)进行分度，即对测温属性随温度的变化关系作出规定。经验温标：理想气体温标、华氏温标、兰氏温标、摄氏温标(热力学温标是国际实用温标不是经验温标)理想气体物态方程恒量Rp0V08.31J/molKTT0MpVRTRTMNm,MmNAmMmR231.3810J/Kn为单位体积内的数密度pnkTkNApVNA6.021023个/mol

理想气体微观模型

1、分子本身线度比起分子间距小得多而可忽略不计

洛喜密脱常数:n06.021022.4101251233m32.71025m3标准状态下分子间平均L(1n01距离:)3(12.71034n

9)3m3.3103M1mAm10氢分子半径r()3(4N)32.410m2、除碰撞一瞬间外，分子间互作用力可忽略不计。分子在两次碰撞之间作自由的匀速直线运动；

3、处于平衡态的理想气体，分子之间及分子与器壁间的碰撞是完全弹性碰撞；4、分子的运动遵从经典力学的规律:在常温下，压强在数个大气压以下的气体，一般都能很好地满足理想气体方程。

处于平衡态的气体均具有分子混沌性

单位时间内碰在单位面积器壁上的平均分子数

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n6t时间内碰在A面积器壁上的平均分子数NAvtNAt

单位时间碰在单位面积以后可用较严密的方法器壁上的平均分子数得到nv4nv6

压强的物理意义

统计关系式p23nk宏观可测量量12微观量的统计平均值

分子平均平动动能k理想气体物态方程的另kRNAmv

2一种形式pnkT11.381023JK,k为玻尔兹曼常数

温度的微观意义t12mv232kT

绝对温度是分子热运动剧烈程度的度量

是分子杂乱无章热运动的平均平动动能，它不包括整体定向运动动能。粒子的平均热运动动能与粒子质量无关，而仅与温度有关气体分子的均方根速率vrms范德瓦耳斯方程

1、分子固有体积修正

VmbRTp或pRTVmbv23kTm3RTMm

2、分子吸引力修正

ppip内p内(Vmb)RT(考虑1mol气体)ppiRTVmbpi[单位时间内碰撞在单位面积上平均分子数]2k16nv2k

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kKn,pi13nvKn(NAVm)v(2K3)a2Vm

范德瓦耳斯方程:(paVm2)(Vmb)RT,(1mol范氏气体):[p(mMm)(2若气体质量为m,体积为V,则范氏方程为aV2)][V(mMm)b]mMmRT平均值运算法则

设f(u)是随机变量u的函数，则f(u)g(u)f(u)g(u)若c为常数，则cf(u)cf(u)

若随机变量u和随机变量v相互统计独立。

又f(u)是u的某一函数，g(v)是v的另一函数，则f(u)g(v)f(u)g(v)

n应该注意到，以上讨论的各种概率都是归一化的，即Pi1

i1随机变量会偏离平均值，即uiuiu一般其偏离值的平均值为零，但均方偏差不为零。

2222222(u)u2uu(u)u2uu(u)u(u)

(u)20u2(u)2定义相对均方根偏差

1uu22uu122(u)rms

当u所有值都等于相同值时，(u)rms0

可见相对均方根偏差表示了随机变量在平均值附近分散开的程度，也称为涨落、散度或散差。气体分子的速率分布律：处于一定温度下的气体，分布在速率v附近的单位速率间隔内的分子数占总分子数的百分比只是速率v的函数，称为速率分布函数。

f(v)dNNdv

理解分布函数的几个要点：

1.条件：一定温度（平衡态）和确定的气体系统，T和m是一定的；2.范围：（速率v附近的）单位速率间隔，所以要除以dv；3.数学形式：（分子数的）比例，局域分子数与总分子数之比。物理意义：

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速率在v附近，单位速率区间的分子数占总分子数的概率，或概率密度。f(v)dvv2dNN表示速率分布在vvdv内的分子数占总分子数的概率；

dNNN＝f(v)dv表示速率分布在v1v2内的分子数占总分子数的概率；

v1dNN00fvdv1(归一化条件)

麦克斯韦速率分布律

1.速率在vvdv区间的分子数，占总分子数的百分比

3dN4eN2kT2mmv22kTvdv

22.平衡态麦克斯韦速率分布函数

3mfv4e2kT2mv22kTv

2最概然速率vp2kTm2RTM1.41kTm

气体在一定温度下分布在最概然速率vp附近单位速率间隔内的相对分子数最多。

2kTm2kTmTvpmvp

平均速率v8kTmv28RTM3kTm1.60kTmvf(v)dv02

方均根速率vrms3RTM0vf(v)dv

重力场中粒子按高度分布:重力场中，气体分子作非均匀分布，分子数随高度按指数减小。

pp0enn0eMmghRTp0emghkTpnkTp0n0kTRTMmglnp0pmghkT取对数h

测定大气压随高度的减小,可判断上升的高度

玻尔兹曼分布律:若分子在力场中运动，在麦克斯韦分布律的指数项即包含分子的动能，还应包含势能。kp

当系统在力场中处于平衡状态时,其坐标介于区间xxdxyydyzzdz

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速度介于vxvxdvxvyvydvyvzvzdvz内的分子数为：

3m2kTdNn0dvxdvydvzdxdydze2kT上式称为玻尔兹曼分子按能量分布律

n0表示在势能p为零处单位体积内具有各种速度的分子总数.

3km2kTdvxdvydvz1上式对所有可能的速度积分e2kTkp理想气体的热容

1.热容：系统从外界吸收热量dQ，使系统温度升高dT，则系统的热容量为CdQdT

2.摩尔热容CmCmC1dQdT每mol物质

3.比热容c1dQmdT单位质量物质

4.定压摩尔热容量Cp,m1dQ()pdT1dQ()VdT5.定容摩尔热容量CV,m理想气体的内能

UkNA内能UiikkTURT理想气体22动能EKkNARi2i2RT

kTkNAR(理想气体的内能是温度的单值函数)

气体的迁移现象

系统各部分的物理性质，如流速、温度或密度不均匀时，系统处于非平衡态。(输运过程)牛顿黏性定律速度梯度

uyu2u1ylimuyy0dudy

粘滞定律fdudyA为粘度(粘性系数)

粘度与流体本身性质有关

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液体fvA满足y0处v0的流体叫牛顿流体温度y气体切向动量流密度

动量流密度:Jpdpdt/A,dpdt为动量流

fdpdtJpAJpdudz

其速度梯度与互相垂直非牛顿流体其粘性系数会随时间而对形变具有部分弹性恢的粘性力间不呈线性函变的,如:油漆等凝胶物质复作用,如沥青等弹性物质数关系,如血液、泥浆等

泊萧叶定律体积流率

dVdtQV：单位时间内流过管道截面上的流体体积。

r0时u最大，rRv0

压力差：(p1p2)r2粘滞阻力f2rLdudr

定常流动dudr(p1p2)r2LRr

0udup1p22Lrdru(r)p1p24LR(Rr)

22dQvu(r)dSu(r)2rdr(p1p2)2L0(Rr)rdr

22dVdtQvp1p28LR

4对水平直圆管有如下关系：菲克定律：JNDdndzdVdtrp8L4叫泊萧叶定律

在一维（如z方向扩散的）粒子流密度JN与粒子数密度梯度

dndz成正比。

式中负号表示粒子向粒子数密度减少的方向扩散,若与扩散方向垂直的流体截面上的JN处

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处相等，则：JN乘分子质量与截面面积,即可得到单位时间扩散总质量。

傅立叶定律：热流Q(单位时间内通过的热量）与温度梯度

dTdz及横截面积A成正比

则QdTdzA

其中比例系数称为热导系数,其单位为Wm1K1，负号表示热量从温度较高处流向温度较低处

若设热流密度为JT,则：JT热欧姆定律

dTdz

把温度差T称为“温压差”（以UT表示，其下角T表示“热”，下同），把热流Q以IT表示，则可把一根长为L、截面积为A的均匀棒达到稳态传热时的傅里叶定律改写为ITκΔULLκATA或ΔUTLκAITRTIT

其中RTρTLA而ρT1κ称为热阻率

牛顿冷却定律

对固体热源，当它与周围媒体的温度差不太大时，

单位时间内热源向周围传递的热量Q为:QhA(TT0)

T0为环境温度，T为热源温度，A为热源表面积，h为热适应系数。

平均碰撞频率Z

一个分子单位时间内和其它分子碰撞的平均次数，称为分子的平均碰撞频率。

假设:每个分子都可以看成直径为d的弹性小球，分子间的碰撞为完全弹性碰撞。大量分子中，只有被考察的特定分子A以平均速率u运动，其它分子都看作静止不动。单位时间内与分子A发生碰撞的分子数为nπdu

2平均碰撞频率为Znπdu

2考虑到所有分子实际上都在运动，则有u因此Z2nπdv

22v

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用宏观量P、T表示的平均碰撞频率为Z平均自由程

2nπd28RTπMm

一个分子连续两次碰撞之间经历的平均自由路程叫平均自由程单位时间内分子经历的平均距离v，平均碰撞Z次vZpnkT

每个分子都在运动，平均碰撞修正为:

vZ12nd2Z2ndvskT2dp221λm

1)准静态过程是一个进行的“无限缓慢”，以致系统连续不断地经历着一系列平衡态的过程；

2)可逆与不可逆过程：系统从初态出发经历某一过程变到末态，若可以找到一个能使系统和外界都复原的过程（这时系统回到初态，对外界也不产生任何影响），则原过程是可逆的。若总是找不到一个能使系统与外界同时复原的过程，则原过程是不可逆的。(只有无耗散的准静态过程才是可逆过程)功和热量

功是力学相互作用下的能量转移

在力学相互作用过程中系统和外界之间转移的能量就是功。1）、只有在系统状态变化过程中才有能量转移。

2）、只有在广义力（如压强、电动势等）作用下产生了广义位移（如体积变化、电量迁移等）后才作了功。3）、在非准静态过程中很难计算系统对外作的功。4）、功有正负之分。体积膨胀功1、外界对气体所作的元功为：

pdWpeAdxpedVAedxx所作的总功为：WpdV

V1"V22、气体对外界所作的功为：dWpdV

3、理想气体在几种可逆过程中功的计算等温过程：WpdVRTV1V2V2dVVV1RTlnV2V1

若膨胀时，V2V1,则W0,说明外界对气体作负功。p1V1p2V2WRTln

p2p1

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等压过程：WpdVp(V2V1)

V1V2利用状态方程可得：WR(T2T1)等体过程：dV0,W0其它形式的功

拉伸弹簧棒所作的功线应力σσεFA,正应变εΔll0

杨氏模量EFEΔldWFdl

Al0表面张力功dW2σLdxσdA是表面张力系数可逆电池所作的功dWEdq热力学第一定律

自然界一切物体都具有能量，能量有各种不同形式，它能从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转化和传递过程中能量的总和不变。内能定理

一切绝热过程中使水升高相同的温度所需要的功都是相等的。W绝热U2U1注意：

1、内能是一种宏观热力学的观点，不考虑微观的本质。2、内能是一个相对量。

3、热学中的内能不包括物体整体运动的机械能。

4、内能概念可以推广到非平衡态系统。

5、有些书上提到的热能实质上是指物体的内能。热力学第一定律的数学表达式：

U2U1QW

dUdQdW或dQdUpdV

热容与焓

定体热容与内能

定体比热容cV，定压比热容cp，定体摩尔热容CV,m定压摩尔热容Cp,m。等体过程dV0cVlim(Q)VmTlim(T0uTT0)V(uT)VCV,m(UT)VCVmcVCV,m

任何物体在等体过程中吸收的热量就等于它内能的增量。定压热容与焓

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(Q)p(UpV)定义函数：HUpV,称为焓

cplimcpmc(Q)pmTT0lim(T0hT)(hT)pCp,m(HmT)ppcp,m

在等压过程中吸收的热量等于焓的增量.理想气体定体热容及内能CVdUdT,CVvCV,m,CV,mdUdTmdUvCV,mdTU2U1T2T1vCV,mdT理想气体定压热容及焓HUpVU(T)vRTCpdHvCdT;H2H1p,mdHdTdT,CpvC,Cp,mp,mdHdTmT2T1vCp,m迈雅公式Cp,mCV,mR

理想气体的等体、等压、等温过程1)等体过程dV0,QUdQvCV,mdT,QT2T1vCV,mdT

dT;QvCp,mdT

T1T22)等压过程等压过程dQdHdQvC其内能改变仍为T2p,mU2U1vCV,mdT

T1U03)等温过程T不变，故QWvRTln绝热过程

V2V1绝热过程：Q0,UpdVCV,mdT又理想气体：pVRT

pdVVdpRdT

消去dT可得：(CV,mR)pdVCV,mVdpCCV,mR,CpdVCV,mVdpp,mp,m令Cp,mCV,m,dppdVV0两边取积分得：lnplnV常数Jade

即：pVp1常数TV3R25R21常数53751.671.4T常数对单原子：CV,m对双原子：CV,m,,Q0,W绝热U2U1vCV,m(T2T1)vR1(T2T1)W绝热V2V1pdVp1V11V2[(V1)11]11[p1V1p2V2]多方过程

pVnnnnnCTVn1Cpn1TnC

0,等压过程1,等温过程,绝热过程,等体过程nn为多方指数

所有满足pV=常数的过程都是理想气体多方过程，其中n可取任意实数。

多方过程的功：n代替W1n1[p2V2p1V1]或Rn1(T2T1)多方过程摩尔热容

dQCn,mdT由热力学第一定律得：Cn,mCV,mp(dVmdT)nCV,mp(VmTCn,mdTCV,mdTpdV

)n又因为TVVn1n1常数

n2dT(n1)TVdV0(VmT)n1Vmn1TpRTVmCn,mCV,mRn1CV,mn1n当n时：Cn,m0，T0，Q0吸热

若1n时：Cn,m0，T0，Q0放热(称为多方负热容)

循环过程

系统由某一平衡态出发，经过任意的一系列过程又回到原来的平衡态的整个变化

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过程，叫做循环过程。

顺时针----正循环；逆时针----逆循环。正循环热机及其效率

ABCD所围成的面积就是正循环所做的净功W"。热机的效率：热W"pBAD0VCQ吸Q吸Q放W"由热力学第一定律：Q吸Q放Q放1Q放Q吸卡诺热机

卡诺热机T1T2T11T2T1只要卡诺循环的T1,T2不变，任意可逆卡诺热机效率始终相等内燃机循环

1、定体加热循环（奥托循环）

1T4T1T3T21T1T21(V1V2)11K1

2、定压加热循环（狄塞尔循环）

1Q2Q11CV,m(T4T1)Cp,m(T3T2)1T4T1(T3T2)

焦耳---汤姆孙效应制冷循环与制冷系数Q吸W外Q吸Q放Q吸

可逆卡诺制冷机的制冷系数W外Q2T1Q21T2T2T1T2卡诺冷

T1相同，T2越小，吸出等量热量，需要W外越大。T2相同，T1越大，吸出等量热量，需要W外越大。

热力学第二定律

开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量，并将这热量变为功，而不产生其他影响；

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克劳修斯表述：热量可以自发地从较热的物体传递到较冷的物体，但不可能自发地从较冷的物体传递到较热的物。卡诺定理

1)在相同的高温热源和相同的低温热源间工作的一切可逆热机其效率都相等，而与工作物质无关。

2)在相同高温热源与相同低温热源间工作的一切热机中，不可逆热机的效率都不可能大于可逆热机的效率。

注意:这里所讲的热源都是温度均匀的恒温热源

若一可逆热机仅从某一确定温度的热源吸热，也仅向另一确定温度的热源放热，从而对外作功，那么这部可逆热机必然是由两个等温过程及两个绝热过程所组成的可逆卡诺机。熵与熵增加原理:热力学系统从平衡态绝热过程到达另一种平衡态的过程中，它的熵永不减少，若过程是可逆的，则熵不变；若过程是不可逆的，则熵增加。（指一个封闭系统中发生任何不可逆过程导致熵增加）克劳修斯等式由卡诺定理得：1Q2Q11T2T1

Q1T1Q2T20,Q20dQTQ1T1Q2T20

对任何一个可逆循环：卡0可推广到任何可逆循环：dQTn可逆i1QiT0

这就是克劳修斯等式

熵和熵的计算

dQTbdQTa()adQTb(II)0bdQTa(I)bdQTa(II)

引入态函数熵：SbSabdQTa可逆TdS(dQ)可逆或dS(dQ)可逆T

代入热力学第一定律表达式：TdSdUpdV

注意：1、若变化路径是不可逆的，则上式不能成立；2、熵是态函数；

3、若把某一初态定为参考态，则：SS0dQT

4、上式只能计算熵的变化，它无法说明熵的微观意义，这也是热力学的局限性；5、熵的概念比较抽象，但它具有更普遍意义。

Jade

设计一个连接相同初、计算出熵作为状态参量可查熵图表计算初末态末态的任意可逆过程的函数形式，在代入初的熵之差、末态参量不可逆过程中熵的计算

以熵来表示热容CV(dQdT)VT(ST)VCp(dQdT)pT(ST)p

理想气体的熵

dS1T(dUpdV)理想气体：dUvCV,mdT,pdTTvRdVVRTV

dSvCV,mSS0TT0vCV,mdTTvRlnVV0

也可表达为:pVRT,dVVp,mdTTdTTdppdSvCpp0dTp,mTvRlnpp0

SS0TT0vCvRln温熵图

在一个有限的可逆过程中，系统从外界所吸收的热量为：Qab吸收的净热量等于热机在循环中对外输出的净功。

TS图上逆时针的循环曲线所围面积是外界对制冷机所作的净功。baTdSTa吸收的净c热量bdS第二定律的数学表达式

对于任一初末态均为平衡态的不可逆过程(在图中可以从i连接到f的一条虚线表示)，可在末态、初态间再连接一可逆过程，使系统从末态回到初态，这样就组成一循环。这是一不可dQ逆循环，从克劳修斯不等式知T不可逆ifpffifdQ可逆Ti0

V上式又可改写为：(idQT)不可逆fidQ可逆TSiSf

f将代表可逆过程的熵的表达式与之合并，可写为：

dQTidQ可逆TSfSi(等号可逆，不等号不可逆)

这表示在任一不可逆过程中的的积分总小于末、初态之间的熵之差；但是在可逆过程

中两者却是相等的，这就是第二定律的数学表达式。

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熵增加原理数学表达式

fidQ可逆TSfSi(等号可逆，不等号不可逆)

在上式中令dQ0，则(S)绝热0(等号可逆，不等号不可逆)

它表示在不可逆绝热过程中熵总是增加的；在可逆绝热过程中熵不变。这就是熵增加原理的数学表达式。热力学基本方程

准静态过程的热力学第一定律数学表达式为：dUdQpdV由于在可逆过程中dQTdS，故第一定律可写为：dUTdSpdV

对于理想气体,有CVdTTdSpdV，所有可逆过程热力学基本上都从上面两个式子出发讨论问题的。

物质的五种物态

气态、液态、固态是常见的物态。液态和固态统称为凝聚态，这是因为它们的密度的数量级是与分子密度堆积时的密度相同的。自然界中还存在另外两种物态：等离子态与超密态。等离子态也就是等离子体。

固体：固体物质的主要特征是它具有保持自己一定体积（与气态不同）和一定形状（与液态不同）的能力。

固体分为晶体与非晶体两大类晶体：通过结晶过程形成的具有规则几何外形的固体叫晶体。晶体中的微粒按一定的规则排列。

构成晶体微粒之间的结合力。结合力越强，晶体的熔沸点越高，晶体的硬度越大。晶体具有规则的几何外形

晶体具有各向异性特征：所谓晶体的各向异性是指各方向上的物理性质如力学性质、热学性质、电学性质、光学性质等都有所不同晶体有固定的熔点和溶解热

单晶体：在整块晶体中沿各个方向晶体结构周期性地、完整地重复（如石英）。多晶体：微晶粒之间结晶排列方向杂乱无章（如；金属）。

单晶体或多晶体：只要由同种材料制成，它在给定压强下的熔点、溶解热是确定。这是鉴别晶体、非晶体的最简单的方法。

液体

液体的短程结构：液体具有短程有序、长程无序的特点。

线度：几个分子直径线度液体在小范围内出现”半晶体状态“的微观结构。

液体分子的热运动

实验充分说明，液体中的分子与晶体及非晶态固体中的分子一样在平衡位置附近作振动。在同一单元中的液体分子振动模式基本一致，不同单元间分子振动模式各不相同。但是，在液体中这种状况仅能保持一短暂时间.以后，由于涨落等其他因素，单元会被破坏，并重新组成新单元.。

液体中存在一定分子间隔也为单元破坏及重新组建创造条件液体的表面现象

Jade

一种物质与另一种物质(或虽是同一种物质，但其微观结构不同)的交界处是物质结构的过渡层(这称为界面)，它的物理性质显然不同于物质内部，具有很大的特殊性。其中最为简单的是液体的表面现象

由液体与其它物质存在接触界面而产生的有关现象称为液体的表面现象表面张力

当液体与另一种介质(例如与气体、固体或另一种液体)接触时，在液体表面上会产生一些与液体内部不同的性质。

现在先考虑液体与气体接触的自由表面中的情况。

表面张力是作用于液体表面上的使液面具有收缩倾向的一种力。液体表面单位长度上的表面张力称为表面张力系数，以表示flflf

表面能与表面张力系数

从微观上看，表面张力是由于液体表面的过渡区域(称为表面层)内分子力作用的结果。表面层厚度大致等于分子引力的有效作用距离，其数量级约为10-9m，即二、三个分子直径的大小。

设分子相互作用势能是球对称的，我们以任一分子为中心画一以R0为半径的分子作用球.在液体内部，其分子作用球内其他分子对该分子的作用力是相互抵消的。但在液体表面层内却并非如此.若液体与它的蒸气

相接触，其表面层内分子作用球的情况示于图。

因表面层分子的作用球中或多或少总有一部分是密度很低的气体，使表面层内任一分子所受分子力不平衡，其合力是垂直于液体表面并指向液体内部的。

在这种分子力的合力的作用下，液体有尽量缩小它的表面积的趋势，因而使液体表面像拉紧的膜一样。表面张力就是这样产生的。

当外力F在等温条件下拉伸铁丝(见图)以扩大肥皂膜的表面积A时,力F作的功为WFx因为F2L，A2LxL故WA

在扩大液体表面积过程中，一部分液体内部的分子要上升到表面层中，

而进入表面层的每一个分子都需克服分子力的合力(其方向指向液体内部)作功。xABdx既然分子力是一种保守力，外力克服表面层中分子力的合力所作的功便等于表面层上的分子引力势能的增加。

我们把液体表面比液体内部增加的分子引力势能称为表面自由能F表(简称为表面能)故dWdF表dA可知，表面张力系数σ就等于在等温条件下增加单位面积液体表面所增加的表面自由能。正因为表面张力系数有两种不同的定义。它的单位也可写成两种不同的形式：Nm1及Jm2弯曲液面附加压强

很多液体表面都呈曲面形状，常见的液滴、毛细管中水银表面及肥皂泡的外表面都是凸液面，而水中气泡、毛细管中的水面、肥皂泡的内液面都是凹液面。由于表面张力存在，致使液面内外存在的压强差称为曲面附加压强。

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