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物理:知识点总结:温度和密度的关系

来源:长理培训发布时间:2020-07-28 12:37:33

正常情况下,物质是热胀冷缩的,温度越高,物质的密度越小。但也有一些例外情况,如水在0℃~4℃之间是热缩冷胀的,人们把这种现象叫做反常膨胀。密度是物质的特性之一,每种物质都有一定的密度,不同物质的密度一般不同。

设想把一定质量的水从0℃加热到10℃,水的体积是先减小后增大的,4℃是转折点,此时体积最小,密度最大。水的这种奇异特性很容易在自然界中看到,如冬天河塘里的水结冰时,总是从水面开始的。也就是说首先是河面的水温降到0℃,下面的水温则高于0℃,从上向下温度逐渐升高,河底温度在4℃左右;密度则逐渐增大,河底密度最大。正因为水的这种奇异特性,才出现“人在冰上走,鱼在冰下游”的自然景象。

一般来说,不论什么物质,也不管它处于什么状态,随着温度、压力的变化,体积或密度也会发生相应的变化。联系温度T、压力p和密度ρ(或体积)三个物理量的关系式称为状态方程。气体的体积随它受到的压力和所处的温度而有显著的变化。对于理想气体,状态方程为P=ρRT ,式中R为气体常数,等于287.14米²(秒²*开)。如果它的温度不变,则密度同压力成正比; 如果它的压力不变,则密度同温度成反比。对一般气体,如果密度不大,温度离液化点又较远,则其体积随压力的变化接近理想气体;对于髙密度的气体,还应适当修正上述状态方程。

固态或液态物质的密度,在温度和压力变化时,只发生很小的变化。例如在0℃附近,各种金属的温度系数(温度升高1℃时,物体体积的变化率)大多在10-9左右。深水中的压力和水下爆炸时的压力可达几百个大气压,甚至更高(1大气压=101325帕),此时必须考虑密度随压力的变化。

责编:郝悦浩

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