2018年高考物理一轮复习 专题11.2 气体 液体与固体教学案
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第2讲固体液体和气体(对应学生用书第187页)固体和液体1.固体(1)固体分为晶体和非晶体两类.石英、云母、明矾、食盐、味精、蔗糖等是晶体,玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体.(2)单晶体具有规则的几何形状,多晶体和非晶体没有规则的几何形状;晶体有确定的熔点,非晶体没有确定的熔点.(3)有些晶体沿不同方向的导热或导电性能不同,有些晶体沿不同方向的光学性质不同,这类现象称为各向异性,非晶体和多晶体在各个方向的物理性质都是一样的,这叫做各向同性.2.液体(1)液体分子间距离比气体气子间距离小得多,液体分子间的作用力比固体分子间的作用力要小;液体内部分子间的距离在10-10 m左右.(2)液体的表面张力液体表面层分子间距离较大,因此分子间的作用力表现为引力;液体表面存在表面张力,使液体表面绷紧,浸润与不浸润也是表面张力的表现.3.液晶液晶是一种特殊的物质,它既具有液体的流动性又具有晶体的各向异性,液晶在显示器方面具有广泛的应用.(1)只有单晶体和液晶具有各向异性的特性,多晶体和非晶体都是各向同性.(2)液体表面张力是液体表面分子作用力的表现.液体表面分子间的作用力表现为引力.【针对训练】1.关于液晶,下列说法中正确的是()A.液晶是一种晶体B.液晶分子的空间排列是稳定的,具有各向异性C.液晶的光学性质随温度的变化而变化D.液晶的光学性质不随温度的变化而变化【解析】液晶的微观结构介于晶体和液体之间,虽然液晶分子在特定的方向排列比较整齐,具有各向异性,但分子的排列是不稳定的,所以A、B错误;外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化,从而改变液晶的某些性质,如温度、压力、外加电压等因素的变化,都会引起液晶光学性质的变化.本题答案为C.饱和汽、饱和汽压和相对湿度1.饱和汽与饱和汽压与液体处于动态平衡的蒸汽叫做饱和汽;没有达到饱和状态的蒸汽叫做未饱和汽.在一定温度下,饱和汽的分子数密度是一定的,因而饱和汽的压强也是一定的,这个压强叫做这种液体的饱和汽压,饱和汽压随温度升高而增大.2.相对湿度空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比叫做空气的相对湿度.即:相对湿度=――→水蒸气的实际压强同温下水的饱和汽压(B =p p s×100%). 【针对训练】2.下列说法正确的是( )A .饱和蒸汽压与温度有关,且随着温度的升高而增大B .饱和蒸汽是指液体与气体之间达到了动态平衡C .所有晶体都有固定的形状、固有的熔点和沸点D .所有晶体由固态变成液态后,再由液态变成固态时,固态仍为晶体【解析】 饱和蒸汽压与温度有关,A 正确;饱和蒸汽是指蒸发和液化处于动态平衡,B 正确;单晶体有固定形状,而多晶体没有固定形状,C 错误;水晶为晶体,熔化再凝固后变为非晶体,D 错误;本题答案为A 、B.气体分子动理论和气体压强 1.以忽略不计.2.气体分子的速率分布,表现出“中间多,两头少”的统计分布规律.3.气体分子向各个方向运动的机会均等.4.温度一定时,某种气体分子的速率分布是确定的,速率的平均值也是确定的,温度升高,气体分子的平均速率增大,但不是每个分子的速率都增大.5.气体压强(1)产生的原因由于大量分子无规则地运动而碰撞器壁,形成对器壁各处均匀、持续的压力,作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强.(2)决定气体压强大小的因素a .宏观上:决定于气体的温度和体积.b .微观上:决定于分子的平均动能和分子数密度.(1)气体温度升高时,气体分子的平均速率增大,并不是每一个分子的速率都增大.(2)气体压强不是由重力产生的,而是由于大量分子无规则运动和容器壁碰撞产生的.【针对训练】3.(2012·江苏高考)密闭在钢瓶中的理想气体,温度升高时压强增大.从分子动理论的角度分析,这是由于分子热运动的________增大了.该气体在温度T 1、T 2时的分子速率分布图象如图11-2-1所示,则T 1________(选填“大于”或“小于”)T 2.图11-2-1【解析】 温度升高时,气体分子平均速率变大,平均动能增大,在分子密集程度不变的情况下,导致压强增大.温度升高,即分子的速率较大的分子占总分子数比例较大,所以T 1<T 2. 气体实验定律和理想气体状态方程(1)等温变化——玻意耳定律①内容:一定质量的某种气体,在温度不变的情况下,压强与体积成反比.②公式:p 1V 1=p 2V 2或pV =C (常量).(2)等容变化——查理定律①内容:一定质量的某种气体,在体积不变的情况下,压强与热力学温度成正比.②公式:p 1p 2=T 1T 2或p T=C (常数). (3)等压变化——盖-吕萨克定律①内容:一定质量的某种气体,在压强不变的情况下,其体积与热力学温度成正比.②公式:V 1V 2=T 1T 2或V T=C (常数). 2.理想气体及其状态方程(1)理想气体①宏观上讲,理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体.实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下,可视为理想气体.②微观上讲,理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力,分子本身没有体积,即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间.(2)状态方程:p 1V 1T 1=p 2V 2T 2或pV T=C (常数). 【针对训练】4.(2010·广东高考)如图11-2-2所示,某种自动洗衣机进水时,与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气,通过压力传感器感知管中的空气压力,从而控制进水量.设温度不变,洗衣缸内水位升高,则细管中被封闭的空气( )图11-2-2A .体积不变,压强变小B .体积变小,压强变大C .体积不变,压强变大D .体积变小,压强变小 【解析】 细管中封闭的气体,可以看成一定质量的理想气体,洗衣缸内水位升高,气体压强增大,因温度不变,故作等温变化,由玻意耳定律pV =C 得,气体体积减小,B 选项正确.【答案】 B(对应学生用书第188页)固体和液体的性质1.晶体和非晶体的比较分类比较晶体单晶体多晶体非晶体外形规则不规则熔点确定不确定物理性质各向异性各向同性原子排列有规则,但多晶体每个晶体间的排列无规则无规则形成与转化有的物质在不同条件下能够形成不同的形态.同一物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现,有些非晶体在一定条件下也可转化为晶体典型物质石英、云母、食盐、硫酸铜玻璃、蜂蜡、松香2.对液体性质的三点说明(1)液体表面层、附着层的分子结构特点是导致表面张力、浸润和不浸润现象、毛细现象等现象的根本原因.(2)同一种液体,对一些固体是浸润的,对另一些固体可能不浸润.(3)液体沸腾的条件是饱和汽压和外部压强相等.(2011·山东高考)人类对物质属性的认识是从宏观到微观不断深入的过程.以下说法正确的是()A.液体的分子势能与体积有关B.晶体的物理性质都是各向异性的C.温度升高,每个分子的动能都增大D.露珠呈球状是由于液体表面张力的作用【解析】液体体积与分子间相对位置相联系,从宏观上看,分子势能与体积有关,A 正确.多晶体表现各向同性,B错误.温度升高,分子的平均动能增大,C错误.露珠表面张力使其表面积收缩到最小,呈球状,D正确.气体实验定律的理解和应用1.三个实验定律的对比过程类别图线特点举例等温过程p-V pV=CT(其中C为恒量),即pV之积越大的等温线温度越高,线离原点越远P-1Vp=CT1V,斜率k=CT,即斜率越大,温度越高等容过程p-Tp=CV T,斜率k=CV,即斜率越大,体积越小等压过程V-TV=Cp T,斜率k=Cp,即斜率越大,压强越小2.状态方程p1V1T1=p2V2T2或pVT=C(常数).3.应用状态方程解题的一般步骤(1)明确研究对象,即某一定质量的理想气体;(2)确定气体在始末状态的参量p1、V1、T1及p2、V2、T2;(3)由状态方程列式求解;(4)讨论结果的合理性.(1)应用查理定律、盖·吕萨克定律和状态方程时一定要采用热力学温度.(2)在应用气体图象分析问题时,一定要看清纵、横坐标所代表的物理量,同时要注意横坐标表示的是摄氏温度还是热力学温度.(2012·新课标全国高考)如图11-2-3,由U形管和细管连接的玻璃泡A、B 和C浸泡在温度均为0 ℃的水槽中,B的容积是A的3倍.阀门S将A和B两部分隔开。
第2课时固体、液体和气体一、要点分析本节内容在高考考试说明中,均为Ⅰ级要求,即要求对所学知识了解内容及含义,并能在有关问题中识别和直接应用。
在高考中多以选择题或填空题形式出现,大多属较易题。
本节需要掌握的知识点如下:知道晶体和非晶体的区别,知道晶体的微观结构。
了解液晶的微观结构、主要性质及在显示技术中的应用。
知道液体的表面张力现象。
了解饱和汽及饱和气压的概念。
了解气体实验三定律,知道理想气体实验模型。
(不要求用气体实验定律进行定量计算)会用气体分子运动论对气体定律进行微观解释。
理解p-V、p-T图、V-T图的意义,会用它们解决有关的问题.二、典型例题例1:在样本薄片上均匀地涂上一层石蜡,然后用灼热的金属针尖点在样本的另一侧面,结果得到如图所示的两种图样,则()A.样本A一定是非晶体B.样本A可能是非晶体C.样本B一定是晶体D.样本B不一定是晶体答案:B C 要知道只有单晶体才具有各向异性,而多晶体和非晶体都是各向同性。
例2:关于液体的表面张力,下述说法哪个是错误的?()A.表面张力是液面各部分间相互吸引的力,方向与液面相平行B.表面张力是液面分子间作用力的宏观体现C.表面层里分子距离比液体内部小些,分子间表现为引力D.不论是水还是水银,表面张力都要使液面收缩答案:C在液体与气体相接触的表面层中,液体分子的分布较内部稀疏,即分子间距大于r0,分子间表现为引力,其宏观表现是使液面收缩,好像绷紧的橡皮膜一样。
所以错误的只有C 选项。
例3:在密闭的容器内,放置一定量的液体,如图(a)所示,若将此容器置于在轨道上正常运行的人造地球卫星上,则容器内液体的分布情况,应是()A.仍然如图(a)所示B.只能如图(b)中⑴所示C.可能如图(b)中⑶或可能⑷所示 D.可能如图(b)中⑴或可能⑵所示答案:D.由于不知液体与容器是浸润还是不浸润,所以液面可能如图(b)中(1)或(2)所示形状。
例4.关于饱和汽,正确的说法是()A.在稳定情况下,密闭容器中如有某种液体存在,其中该液体的蒸汽一定是饱和的B.密闭容器中有未饱和的水蒸气,向容器内注入足够量的空气,加大气压可使水汽饱和C.随着液体的不断蒸发,当液化和汽化速率相等时液体和蒸汽达到的一种平衡状态叫动态平衡D.对于某种液体来说,在温度升高时,由于单位时间内从液面汽化的分子数增多,所以其蒸汽饱和所需要的压强增大答案:ACD 在饱和状态下,液化和汽化达到动态平衡,即达到稳定状态,所以AC正确;液体的饱和汽压与其温度有关,即温度升高饱和汽压增大,所以D正确;饱和汽压是指液体蒸汽的分气压,与其他气体的压强无关,所以B错误。
专题11-2+气体、液体与固体1.一定质量的理想气体处于某一平衡状态,此时其压强为p 0,有人设计了四种途径,使气体经过四种途径后压强仍为p 0.这四种途径是( )①先保持体积不变,降低温度,再保持温度不变,压缩体积 ②先保持体积不变,使气体升温,再保持温度不变,让体积膨胀 ③先保持温度不变,使体积膨胀,再保持体积不变,使气体升温 ④先保持温度不变,压缩气体,再保持体积不变,使气体降温A .①、②不可能B .③、④不可能C .①、③不可能D .①、②、③、④都可能【解析】 由理想气体的状态方程pV T =p 0V 0T 0可知四种途径都有可能.【答案】 D2.(多选)封闭在汽缸内的一定质量的气体,如果保持气体体积不变,当温度升高时,以下说法正确的是( )A .气体的密度增大B .气体的压强增大C .气体分子的平均动能减小D .气体分子的平均动能增大【解析】 由理想气体状态方程可知,当体积不变时,pVT =常数,T 升高时,压强增大,B 对.由于体积不变,分子密度不变,而温度升高,分子的平均动能增加,D 对,A 、C 错.【答案】 BD3.(多选)对于一定质量的理想气体,下列论述中正确的是( ) A .若单位体积内分子个数不变,当分子热运动加剧时,压强一定变大 B .若单位体积内分子个数不变,当分子热运动加剧时,压强可能不变 C .若气体的压强不变而温度降低时,则单位体积内分子个数一定增加 D .若气体的压强不变而温度降低时,则单位体积内分子个数可能不变【答案】 AC4.(多选)分子动能随分子速率的增大而增大,早在1859年麦克斯韦就从理论上推导出了气体分子速率的分布规律,后来有许多实验验证了这一规律.下列描述分子动能与温度关系正确的是( )A .气体内部所有分子的动能都随温度的升高而增大B .气体温度升高,其内部少数分子的动能可能减小C .不同气体相同温度下,分子的平均动能相同,平均速率也相同D .当气体温度一定时,其内部绝大多数分子动能相近,动能很小或很大的很少【答案】 BD5.如图所示,一根上细下粗、粗端与细端都粗细均匀的玻璃管上端开口、下端封闭,上端足够长,下端(粗端)中间有一段水银封闭了一定质量的理想气体.现对气体缓慢加热,气体温度不断升高,水银柱上升,则被封闭气体体积和热力学温度的关系最接近图中的( )【解析】 根据pV T =C(常数)得V =C p T ,则V -T 图线的斜率为Cp .在水银柱升入细管前,封闭气体先做等压变化,图线的斜率不变,图线为直线;水银柱部分进入细管后,气体压强增大,图线的斜率减小;当水银柱全部进入细管后,气体的压强又保持不变,V -T 图线又为直线,只是斜率比原来的小.A 图正确.【答案】 A 6.足够长的U 形玻璃管开口朝下竖直放置,管中有两段水银,右边封闭了一段长度为L A 的气体,左边的活塞也封闭了一段长度为L B 的气体,现将活塞缓慢地向上移动,左边的竖直管中始终有水银,两气柱长度变化是( )A .L A 不变,LB 增大 B .L A 不变,L B 减小C .L A 减小,L B 增大D .L A 增大,L B 减小【解析】 对右侧下面的水银,由平衡条件,可得右侧封闭气体的压强不变,又温度不变,体积也不变;将活塞缓慢地向上移动,左侧水银长度变小,上部左右两边水银高度差增大,ρghS +p B S =p A S ,则左侧封闭气体的压强减小,由玻意耳定律,L B 增大,选项A 正确.@网【答案】 A 7.如图所示,一定质量的理想气体从状态a 沿直线变化到状态b ,在此过程中,其压强 ( )A .逐渐增大B .逐渐减小C .始终不变D .先增大后减小【解析】 由pVT =C 并结合图象可知:气体从状态a→b 的过程中体积V 减小,温度T 增大,故压强p 增大,选项A 正确.【答案】 A8.下列说法中正确的是( )A .气体压强是由气体分子间的斥力产生的B .在失重的情况下,密闭容器内的气体对器壁没有压强C .气体分子的平均动能增大,气体的压强一定增大D .气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力【答案】 D 9.如图所示,一向右开口的汽缸放置在水平地面上,活塞可无摩擦移动且不漏气,汽缸中间位置有小挡板.初始时,外界大气压强为p 0,活塞紧压小挡板处,现缓慢升高汽缸内气体温度,则如图所示的p —T 图象能正确反映汽缸内气体压强变化情况的是( )【解析】 初始时刻,活塞紧压小挡板,说明汽缸中的气体压强小于外界大气压强,缓慢升高汽缸内气体温度,气体先做等容变化,温度升高,压强增大,当压强等于大气压时活塞离开小挡板,气体做等压变化,温度升高,体积增大,A 、D 错误.在p -T 图象中,等容线为通过原点的直线,所以C 错误.【答案】 B10.如图所示的四个图象中,有一个是表示一定质量的某种理想气体从状态a 等压膨胀到状态b 的过程.这个图象是( )【解析】 一定质量的某种理想气体满足理想气体状态方程pV T =C ;理想气体等压膨胀时,压强不变、体积增大、温度升高,V 与T 成正比.故正确选项为C .【答案】 C11.以下说法正确的是 ( ) A .水的饱和汽压随温度的升高而增大 B .扩散现象表明,分子在永不停息地运动C .当分子间距离增大时,分子间引力增大,分子间斥力减小D .一定质量的理想气体,在等压膨胀过程中,气体分子的平均动能减小 答案:AB12.下列说法中正确的有 ( )A .悬浮在液体中的固体分子所做的无规则运动叫做布朗运动B .金属铁有固定的熔点C .液晶的光学性质具有各向异性D .由于液体表面分子间距离小于液体内部分子间的距离,故液体表面存在表面张力E .随着高度的增加,大气压和温度都在减小,一个正在上升的氢气球内的氢气内能减小答案:BCE解析:悬浮在液体中的固体微粒所做的无规则运动叫做布朗运动,A 错误;金属铁有固定的熔点,B 正确;液晶的光学性质具有各向异性,C 正确;由于液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离,故液体表面存在表面张力,D 错误;随着高度的增加,大气压和温度都在减小,一个正在上升的氢气球内的氢气内能减小,E 正确。
第32讲 固体、液体和气体1.(多选)(2014·全国卷Ⅱ)下列说法正确的是BCE.(填正确答案标号) A .悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动 B .空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果C .彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点D .高原地区水的沸点较低,这是高原地区温度较低的缘故E .干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果解析:悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了水分子的无规则热运动,选项A 错误;空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果,选项B 正确;彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点,选项C 正确;高原地区水的沸点较低,是由于高原地区气压低,故水的沸点也较低,选项D 错误;干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,是由于湿泡外纱布中的水蒸发吸收热量,从而温度会降低的缘故,选项E 正确.2.(2014·福建卷)图为一定质量理想气体的压强p 与体积V 的关系图象,它由状态A 经等容过程到状态B ,再经等压过程到状态C .设A 、B 、C 状态对应的温度分别为T A 、T B 、T C ,则下列关系式中正确的是C .(填选项前的字母)A .T A <TB ,T B <TC B .T A >T B ,T B =T C C .T A >T B ,T B <T CD .T A =T B ,T B >T C解析:由题中图象可知,气体由A 到B 过程为等容变化,由查理定律得p A T A =p BT B,p A >p B ,故T A >T B ;由B 到C 过程为等压变化,由盖·吕萨克定律得V B T B =V C T C,V B <V C ,故T B <T C .选项C 正确.3.(2016·全国卷Ⅱ)一氧气瓶的容积为0.08 m 3,开始时瓶中氧气的压强为20个大气压.某实验室每天消耗1个大气压的氧气0.36 m 3.当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时,需重新充气.若氧气的温度保持不变,求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天.解析:设氧气开始时的压强为p 1,体积为V 1,压强变为p 2(2个大气压)时,体积为V 2,根据玻意耳定律得p 1V 1=p 2V 2①重新充气前,用去的氧气在p 2压强下的体积为V3=V2-V1②设用去的氧气在p0(1个大气压)压强下的体积为V0,则有p2V3=p0V0③设实验室每天用去的氧气在p0压强下的体积为ΔV,则氧气可用的天数为N=V0/ΔV④联立①②③④式,并代人数据得N=4(天)⑤答案: 4天4.(2015·全国卷Ⅱ)如图所示,一粗细均匀的U形管竖直放置,A侧上端封闭,B侧上端与大气相通,下端开口处开关K关闭;A侧空气柱的长度为l=10.0 cm,B侧水银面比A 侧的高h=3.0 cm.现将开关K打开,从U形管中放出部分水银,当两侧水银面的高度差为h1=10.0 cm时将开关K关闭.已知大气压强p0=75.0 cmHg.(1)求放出部分水银后A侧空气柱的长度;(2)此后再向B侧注入水银,使A、B两侧的水银面达到同一高度,求注入的水银在管内的长度.解析:(1)以cmHg为压强单位.设A侧空气柱长度l=10.0 cm时的压强为p;当两侧水银面的高度差为h1=10.0 cm时,设空气柱的长度为l1,压强为p1.由玻意耳定律得pl=p1l1①由力学平衡条件得p=p0+h②打开开关K放出水银的过程中,B侧水银面处的压强始终为p0,而A侧水银面处的压强随空气柱长度的增加逐渐减小,直到B侧水银面低于A侧水银面h1为止.由力学平衡条件有p1=p0-h1③联立①②③式,并代入题给数据得l1=12.0 cm④(2)当A、B两侧的水银面达到同一高度时,设A侧空气柱的长度为l2,压强为p2.由玻意耳定律得pl=p2l2⑤由力学平衡条件有p2=p0⑥联立②⑤⑥式,并代入题给数据得l2=10.4 cm⑦设注入的水银在管内的长度为Δh,依题意得Δh=2(l1-l2)+h1⑧联立④⑦⑧式,并代入题给数据得Δh=13.2 cm⑨答案: (1)12.0 cm (2)13.2 cm5.(2014·全国卷Ⅱ)如图所示,两汽缸A 、B 粗细均匀、等高且内壁光滑,其下部由体积可忽略的细管连通;A 的直径是B 的2倍,A 上端封闭,B 上端与大气连通;两汽缸除A 顶部导热外,其余部分均绝热,两汽缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a 、b ,活塞下方充有氮气,活塞a 上方充有氧气.当大气压为p 0、外界和汽缸内气体温度均为7 ℃且平衡时,活塞a 离汽缸顶的距离是汽缸高度的14,活塞b 在汽缸正中间.(1)现通过电阻丝缓慢加热氮气,当活塞b 恰好升至顶部时,求氮气的温度; (2)继续缓慢加热,使活塞a 上升,当活塞b 上升的距离是汽缸高度的116时,求氧气的压强.解析:(1)活塞b 升至顶部的过程中,活塞a 不动,活塞a 、b 下方的氮气经历等压变化,设汽缸A 的容积为V 0,氮气初态的体积为V 1,温度为T 1,末态体积为V 2,温度为T 2,按题意,汽缸B 的容积为V 04,由题给数据及盖-吕萨克定律有:V 1=34V 0+12×V 04=78V 0①V 2=34V 0+V 04=V 0②V 1T 1=V 2T 2③ 由①②③式及所给的教据可得:T 2=320 K ④(2)活塞b 升至顶部后,由于继续缓慢加热、活塞a 开始向上移动,直至活塞上升的距离是汽缸高度的116,此时活塞a 上方的氧气经历等温变化,设氧气初态的体积为V 1′,压强为p 1′,末态体积为V 2′,压强为p 2′,由所给数据及玻意耳定律得V 1′=14V 0,p 1′=p 0,V 2′=316V 0⑤p 1′V 1′=p 2′V 2′⑥由⑤⑥式可得:p 2′=43p 04 3p0答案: (1)320 K (2)。
第2讲固体、液体和气体一、固体晶体与非晶体的比较深度思考区分晶体与非晶体最准确的方法是看什么?答案看是否有固定的熔点.二、液体和液晶1.液体的表面张力(1)作用:液体的表面张力使液面具有收缩的趋势.(2)方向:表面张力跟液面相切,跟这部分液面的分界线垂直.2.液晶的物理性质(1)具有液体的流动性.(2)具有晶体的光学各向异性.(3)从某个方向看其分子排列比较整齐,但从另一方向看,分子的排列是杂乱无章的.三、饱和汽、饱和汽压和相对湿度1.饱和汽与未饱和汽(1)饱和汽:与液体处于动态平衡的蒸汽.(2)未饱和汽:没有达到饱和状态的蒸汽.2.饱和汽压(1)定义:饱和汽所具有的压强.(2)特点:液体的饱和汽压与温度有关,温度越高,饱和汽压越大,且饱和汽压与饱和汽的体积无关.3.相对湿度空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比.即:相对湿度=水蒸气的实际压强同温度水的饱和汽压.深度思考在闷热的夏天我们会感到非常的不舒服,是因为空气的相对湿度大还是小呢?答案相对湿度大四、气体1.气体压强(1)产生的原因由于大量分子无规则运动而碰撞器壁,形成对器壁各处均匀、持续的压力,作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强.(2)决定因素①宏观上:决定于气体的温度和体积.②微观上:决定于分子的平均动能和分子的密集程度.2.气体实验定律3.理想气体的状态方程 (1)理想气体①宏观上讲,理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体,实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下,可视为理想气体.②微观上讲,理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力,即分子间无分子势能. (2)理想气体的状态方程 一定质量的理想气体状态方程:p 1V 1T 1=p 2V 2T 2或pVT=C . 气体实验定律可看做一定质量理想气体状态方程的特例. 4.气体实验定律的微观解释 (1)等温变化一定质量的某种理想气体,温度保持不变时,分子的平均动能不变.在这种情况下,体积减小时,分子的密集程度增大,气体的压强增大. (2)等容变化一定质量的某种理想气体,体积保持不变时,分子的密集程度保持不变.在这种情况下,温度升高时,分子的平均动能增大,气体的压强增大. (3)等压变化一定质量的某种理想气体,温度升高时,分子的平均动能增大.只有气体的体积同时增大,使分子的密集程度减小,才能保持压强不变.1.判断下列说法是否正确.(1)单晶体的所有物理性质都是各向异性的.( × )(2)单晶体具有固定的熔点,而多晶体和非晶体没有固定的熔点.( × ) (3)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化.( √ ) (4)液晶是液体和晶体的混合物.( × )(5)船浮于水面上不是由于液体的表面张力.( √ )(6)水蒸气达到饱和时,水蒸气的压强不再变化,这时蒸发和凝结仍在进行.( √ ) (7)一定质量的理想气体在等压变化时,其体积与摄氏温度成正比.( × ) 2.(粤教版选修3-3P26第1题)关于晶体与非晶体,正确的说法是( )A.晶体能溶于水,而非晶体不能溶于水B.晶体内部的物质微粒是有规则地排列的,而非晶体内部物质微粒的排列是不规则的C.晶体内部的物质微粒是静止的,而非晶体内部的物质微粒在不停地运动着D.在物质内部的各个平面上,微粒数相等的是晶体,不相等的是非晶体答案 B3.(粤教版选修3-3P37第2题)(多选)下列现象中,与液体表面张力有关的是( ) A.小缝衣针漂浮在水面上B.小木船漂浮在水面上C.荷叶上的小水珠呈球形D.慢慢向小酒杯中注水,即使水面稍高出杯口,水仍不会流下来答案ACD4.(粤教版选修3-3P24第1题)辨别物质是晶体还是非晶体,比较正确的方法是( ) A.从外形来判断B.从各向异性或各向同性来判断C.从导电性能来判断D.从是否具有确定的熔点来判断答案 D5.(人教版选修3-3P25第1题改编)对一定质量的气体来说,下列几点能做到的是( ) A.保持压强和体积不变而改变它的温度B.保持压强不变,同时升高温度并减小体积C.保持温度不变,同时增加体积并减小压强D.保持体积不变,同时增加压强并降低温度答案 C6.(人教版选修3-3P23第2题)如图1所示,向一个空的铝制饮料罐(即易拉罐)中插入一根透明吸管,接口用蜡密封,在吸管内引入一小段油柱(长度可以忽略).如果不计大气压的变化,这就是一个简易的气温计.已知铝罐的容积是360 cm3,吸管内部粗细均匀,横截面积为0.2 cm2,吸管的有效长度为20 cm,当温度为25 ℃时,油柱离管口10 cm.图1(1)吸管上标刻温度值时,刻度是否应该均匀? (2)估算这个气温计的测量范围.答案 (1)刻度是均匀的 (2)23.4 ℃~26.6 ℃ 解析 (1)由于罐内气体压强始终不变,所以V 1T 1=V 2T 2,V 1T 1=ΔV ΔT , ΔV =V 1T 1ΔT =362298ΔT ,ΔT =298362·S ·ΔL由于ΔT 与ΔL 成正比,刻度是均匀的. (2)ΔT =298362×0.2×(20-10) K≈1.6 K故这个气温计可以测量的温度范围为: (25-1.6) ℃~(25+1.6) ℃ 即23.4 ℃~26.6 ℃.命题点一 固体与液体的性质例1 (多选)下列说法正确的是( )A .悬浮在液体中的微粒越小,在液体分子的撞击下越容易保持平衡B .荷叶上的小水珠呈球形是由于液体表面张力的作用C .物体内所有分子的热运动动能之和叫做物体的内能D .当人们感到潮湿时,空气的绝对湿度不一定较大 答案 BD解析 做布朗运动的微粒越小,在液体分子的撞击下越不容易保持平衡,故A 错误;荷叶上的小水珠呈球形是由于液体表面张力的作用,故B 正确;物体内所有分子的热运动动能与分子势能的总和叫做物体的内能,故C 错误;潮湿与空气的相对湿度有关,与绝对湿度无关,当人们感到潮湿时,空气的绝对湿度不一定较大,故D 正确.1.(多选)下列说法正确的是( )A.将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒是非晶体B.固体可以分为晶体和非晶体两类,有些晶体在不同方向上有不同的光学性质C.由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D.在合适的条件下,某些晶体可以转变为非晶体,某些非晶体也可以转变为晶体答案BCD解析晶体有固定的熔点,并不会因为颗粒的大小而改变,即使敲碎为小颗粒,仍旧是晶体,选项A错误;固体分为晶体和非晶体两类,有些晶体在不同方向上光学性质不同,表现为光学各向异性,选项B正确;同种元素构成的固体可能由于原子的排列方式不同而形成不同的晶体,如金刚石和石墨,选项C正确;晶体的分子排列结构如果遭到破坏就可能形成非晶体,反之亦然,选项D正确.2.(多选)下列说法正确的是( )A.单晶体有固定的熔点,多晶体没有固定的熔点B.单晶体中原子(或分子、离子)的排列具有空间周期性C.通常金属在各个方向的物理性质都相同,所以金属是非晶体D.液晶具有液体的流动性,同时具有晶体的各向异性特征答案BD解析单晶体和多晶体都有固定的熔点,非晶体熔点不固定,A错误.单晶体中原子(或分子、离子)的排列是规则的,具有空间周期性,表现为各向异性,B正确.金属材料虽然显示各向同性,但并不意味着就是非晶体,可能是多晶体,C错误.液晶的名称由来就是由于它具有液体的流动性和晶体的各向异性,D正确.3.下列说法正确的是( )A.一切晶体的光学和力学性质都是各向异性的B.在完全失重的宇宙飞船中,水的表面存在表面张力C.脱脂棉脱脂的目的,在于使它从不能被水浸润变为可以被水浸润,以便吸取药液D.土壤里有很多毛细管,如果要把地下的水分沿着它们引到地表,可以将地面的土壤锄松答案BC命题点二气体压强的产生与计算平衡状态下气体压强的求法1.液片法:选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象,分析液片两侧受力情况,建立平衡方程,消去面积,得到液片两侧压强相等方程,求得气体的压强.2.力平衡法:选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析,得到液柱(或活塞)的受力平衡方程,求得气体的压强.3.等压面法:在连通器中,同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等.液体内深h 处的总压强p =p 0+ρgh ,p 0为液面上方的压强.例2 若已知大气压强为p 0,在图2中各装置均处于静止状态,图中液体密度均为ρ,求被封闭气体的压强.图2各装置均处于静止状态.答案 甲:p 0-ρgh 乙:p 0-ρgh 丙:p 0-32ρgh 丁:p 0+ρgh 1解析 在甲图中,以高为h 的液柱为研究对象,由二力平衡知p 甲S =-ρghS +p 0S 所以p 甲=p 0-ρgh在图乙中,以B 液面为研究对象,由平衡方程F 上=F 下有:p A S +ρghS =p 0S p 乙=p A =p 0-ρgh在图丙中,仍以B 液面为研究对象,有p A ′+ρgh sin 60°=p 0所以p 丙=p A ′=p 0-32ρgh 在图丁中,以液面A 为研究对象,由二力平衡得p 丁S =(p 0+ρgh 1)S所以p 丁=p 0+ρgh 1.4.竖直平面内有如图3所示的均匀玻璃管,内用两段水银柱封闭两段空气柱a 、b ,各段水银柱高度如图所示,大气压为p 0,求空气柱a 、b 的压强各多大.图3答案 p a =p 0+ρg (h 2-h 1-h 3) p b =p 0+ρg (h 2-h 1)解析 从开口端开始计算,右端大气压为p 0,同种液体同一水平面上的压强相同,所以b 气柱的压强为p b =p 0+ρg(h 2-h 1),而a 气柱的压强为p a =p b -ρg h 3=p 0+ρg(h 2-h 1-h 3). 5.汽缸截面积为S ,质量为m 的梯形活塞上面是水平的,下面与右侧竖直方向的夹角为α,如图4所示,当活塞上放质量为M 的重物时处于静止.设外部大气压为p 0,若活塞与缸壁之间无摩擦.求汽缸中气体的压强.图4答案 p 0+m +M gS解析 p 气S ′=m +M g +p 0Ssin α又因为S ′=Ssin α所以p 气=m +M g +p 0S S =p 0+m +M gS.命题点三 气体状态变化的图象问题 1.气体实验定律图象对比(质量一定)2.利用垂直于坐标轴的线作辅助线去分析同质量、不同温度的两条等温线,不同体积的两条等容线,不同压强的两条等压线的关系.例如图5中A 、B 是辅助线与两条等容线的交点,可以认为从B 状态通过等温升压到A 状态,体积必然减小,所以V 2<V 1.图5例3 (多选)(2016·江苏单科·12A)(1)在高原地区烧水需要使用高压锅,水烧开后,锅内水面上方充满饱和汽,停止加热,高压锅在密封状态下缓慢冷却,在冷却过程中,锅内水蒸气的变化情况为________. A .压强变小B .压强不变C.一直是饱和汽D.变为未饱和汽(2)如图6甲所示,在斯特林循环的p-V图象中,一定质量理想气体从状态A依次经过状态B、C和D后再回到状态A,整个过程由两个等温和两个等容过程组成.B→C的过程中,单位体积中的气体分子数目________(选填“增大”“减小”或“不变”),状态A和状态D 的气体分子热运动速率的统计分布图象如图乙所示,则状态A对应的是________(选填“①”或“②”).图6(3)如图甲所示,在A→B和D→A的过程中,气体放出的热量分别为4 J和20 J,在B→C 和C→D的过程中,气体吸收的热量分别为20 J和12 J.求气体完成一次循环对外界所做的功.答案(1)AC (2)不变①(3)8 J解析(1)停止加热后,高压锅在密封状态下缓慢冷却,此过程中锅内水蒸气仍是饱和汽,由p-T关系知,p减小.故A、C项正确.(2)从B→C的过程中,气体体积不变,故单位体积中的气体分子数目不变;因T A<T D,温度升高气体分子的平均速率增大,则A状态对应的是①.(3)完成一次循环气体内能不变,即ΔU=0吸收的热量Q=(20+12-4-20) J=8 J由热力学第一定律ΔU=Q+W得,W=-8 J,气体对外做功为8 J.气体状态变化图象的应用技巧1.明确点、线的物理意义:求解气体状态变化的图象问题,应当明确图象上的点表示一定质量的理想气体的一个平衡状态,它对应着三个状态参量;图象上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程.2.明确斜率的物理意义:在V-T图象(或p-T图象)中,比较两个状态的压强(或体积)大小,可以比较这两个状态到原点连线的斜率的大小,其规律是:斜率越大,压强(或体积)越小;斜率越小,压强(或体积)越大.6.一定质量的理想气体,从图7中A 状态开始,经历了B 、C ,最后到D 状态,下列说法中正确的是( )图7A .A →B 温度升高,体积不变 B .B →C 压强不变,体积变大 C .C →D 压强变小,体积变小 D .B 点的温度最高,C 点的体积最大 答案 A7.如图8所示,汽缸开口向右、固定在水平桌面上,汽缸内用活塞(横截面积为S )封闭了一定质量的理想气体,活塞与汽缸壁之间的摩擦忽略不计.轻绳跨过光滑定滑轮将活塞和地面上的重物(质量为m )连接.开始时汽缸内外压强相同,均为大气压p 0(mg <p 0S ),轻绳处在伸直状态,汽缸内气体的温度为T 0,体积为V .现使汽缸内气体的温度缓慢降低,最终使得气体体积减半,求:图8(1)重物刚离开地面时汽缸内气体的温度T 1; (2)气体体积减半时的温度T 2;(3)在如图乙所示的坐标系中画出气体状态变化的整个过程并标注相关点的坐标值.答案 (1)p 0-mg S p 0T 0 (2)p 0-mgS2p 0T 0(3)见解析图解析 (1)p 1=p 0,p 2=p 0-mg S等容过程:p 1T 0=p 2T 1解得:T 1=p 0-mg Sp 0T 0(2)等压过程:V T 1=V2T 2解得:T 2=p 0-mg S2p 0T 0(3)如图所示命题点四 气体实验定律的微观解释例4 (多选)对于一定质量的气体,当压强和体积发生变化时,以下说法正确的是( ) A .压强和体积都增大时,其分子平均动能不可能不变 B .压强和体积都增大时,其分子平均动能有可能减小 C .压强增大,体积减小时,其分子平均动能一定不变 D .压强减小,体积增大时,其分子平均动能可能增大 答案AD8.(多选)一定质量的理想气体,经等温压缩,气体的压强增大,用分子动理论的观点分析,这是因为( )A .气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大B .单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多C .气体分子的总数增加D .单位体积内的分子数目增加 答案 BD解析 理想气体经等温压缩,体积减小,单位体积内的分子数目增加,则单位时间内单位面积器壁上受到气体分子的碰撞次数增多,压强增大,但气体分子每次碰撞器壁的平均冲力不变,故B、D正确,A、C错误.9.(多选)封闭在汽缸内一定质量的气体,如果保持气体体积不变,当温度升高时,以下说法正确的是( )A.气体的密度增大B.气体的压强增大C.气体分子的平均动能减小D.每秒撞击单位面积器壁的气体分子数增多答案BD解析等容变化温度升高时,压强一定增大,分子密度不变,分子平均动能增大,单位时间撞击单位面积器壁的气体分子数增多,B、D正确.题组1 固体、液体和气体性质的理解1.(多选)气体的分子都在做无规则的运动,但大量分子的速率分布却有一定的规律性,如图1所示,下列说法正确的是( )图1A.在一定温度下,大多数分子的速率都接近某个数值,其余少数分子的速率都小于该数值B.高温状态下每个分子的速率大于低温状态下所有分子的速率C.高温状态下分子速率大小的分布范围相对较大D.高温状态下最多数分子对应的速率大于低温状态下最多数分子对应的速率答案CD解析由不同温度下的分子速率分布曲线可知,在一定温度下,大多数分子的速率都接近某个数值,但不是说其余少数分子的速率都小于该数值,有个别分子的速率会更大,故A错误;高温状态下大部分分子的速率大于低温状态下大部分分子的速率,不是所有,故B错误,D 正确;温度是分子平均动能的标志,温度高则分子速率大的占多数,即高温状态下分子速率大小的分布范围相对较大,故C正确.故选C、D.2.(多选)(2015·江苏·12A(1))对下列几种固体物质的认识,正确的有( )A.食盐熔化过程中,温度保持不变,说明食盐是晶体B.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面,熔化的蜂蜡呈椭圆形,说明蜂蜡是晶体C.天然石英表现为各向异性,是由于该物质的微粒在空间的排列不规则D.石墨和金刚石的物理性质不同,是由于组成它们的物质微粒排列结构不同答案AD解析若物体是晶体,则在熔化过程中,温度保持不变,可见A正确;烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面,熔化的蜂蜡呈椭圆形,是由于云母片在不同方向上导热性能不同造成的,说明云母片是晶体,所以B错误;沿晶体的不同方向,原子排列的周期性和疏密程度不尽相同,由此导致晶体在不同方向的物理性质不同,这就是晶体的各向异性.选项C错误,D正确.3.(多选)下列四幅图对应的四种说法正确的有( )A.图中微粒运动位置的连线就是微粒无规则运动的轨迹B.当两个相邻的分子间距离为r0时,分子间的分子势能最小C.食盐晶体总是立方体形,但它的某些物理性质沿各个方向是不一样的D.温度升高,每个气体分子热运动的速率都会增大答案 BC解析 A 图为固体微粒的无规则运动在每隔一定时间的位置情况,而不是运动轨迹,只是按时间间隔依次记录位置的连线,A 错误;温度升高,分子平均动能增大,但不表示每个分子速率都增大,D 错误.4.(多选)关于晶体、液晶和饱和汽的理解,下列说法正确的是( ) A .晶体都有规则的几何外形B .液晶显示器利用了液晶对光具有各向异性的特点C .饱和汽压与温度和体积都有关D .相对湿度越大,空气中水蒸气越接近饱和 答案 BD题组2 气体状态变化的图象问题5.一定质量的理想气体经历一系列变化过程,如图2所示,下列说法正确的是( )图2A .b →c 过程中,气体压强不变,体积增大B .a →b 过程中,气体体积减小,压强减小C .c →a 过程中,气体压强增大,体积不变D .c →a 过程中,气体内能增大,体积变小 答案 C解析 b →c 过程中,气体压强不变,温度降低,根据盖—吕萨克定律VT=C 得知,体积应减小.故A 错误.a →b 过程中气体的温度保持不变,即气体发生等温变化,压强减小,根据玻意耳定律pV =C 得知,体积增大.故B 错误.c →a 过程中,由图可知,p 与T 成正比,则气体发生等容变化,体积不变,故C 正确,D 错误.6.图3为一定质量理想气体的压强p 与体积V 的关系图象,它由状态A 经等容过程到状态B ,再经等压过程到状态C .设A 、B 、C 状态对应的温度分别为T A 、T B 、T C ,则下列关系式中正确的是( )图3A .T A <TB ,T B <TC B .T A >T B ,T B =T C C .T A >T B ,T B <T CD .T A =T B ,T B >T C答案 C解析 由题中图象可知,气体由A 到B 过程为等容变化,由查理定律得p A T A =p BT B,p A >p B ,故T A >T B ;由B 到C 过程为等压变化,由盖—吕萨克定律得V B T B =V C T C,V B <V C ,故T B <T C .选项C 正确. 7.如图4所示,一定量的理想气体从状态a 沿直线变化到状态b ,在此过程中,其压强( )图4A .逐渐增大B .逐渐减小C .始终不变D .先增大后减小 答案 A8.如图5甲是一定质量的气体由状态A 经过状态B 变为状态C 的V -T 图象.已知气体在状态A 时的压强是1.5×105Pa.图5(1)写出A →B 过程中压强变化的情形,并根据图象提供的信息,计算图甲中T A 的温度值. (2)请在图乙坐标系中,作出该气体由状态A 经过状态B 变为状态C 的p -T 图象,并在图线相应的位置上标出字母A 、B 、C .如果需要计算才能确定的有关坐标值,请写出计算过程. 答案 见解析解析 (1)从题图甲可以看出,A 与B 连线的延长线过原点,所以A →B 是一个等压变化,即p A =p B根据盖—吕萨克定律可得V A T A =V B T B所以T A =V A V B T B =0.40.6×300 K=200 K(2)由题图甲可知,B →C 是等容变化,根据查理定律得p B T B =p CT C所以p C =T C T B p B =400300×1.5×105 Pa =2.0×105Pa则可画出状态A →B →C 的p -T 图象如图所示.题组3 气体实验定律的应用9.如图6所示,足够长的圆柱形汽缸竖直放置,其横截面积为S =1×10-3m 2,汽缸内有质量m =2 kg 的活塞,活塞与汽缸壁封闭良好,不计摩擦.开始时活塞被销子K 销于如图位置,离缸底高度L 1=12 cm ,此时汽缸内被封闭气体的压强p 1=1.5×105Pa ,温度T 1=300 K ,外界大气压p 0=1.0×105Pa ,g =10 m/s 2.图6(1)现对密闭气体加热,当温度升到T 2=400 K .其压强p 2多大?(2)若在此时拔去销子K ,活塞开始向上运动,当它最后静止在某一位置时,汽缸内气体的温度降为T 3=360 K ,则这时活塞离缸底的距离L 3为多少?(3)保持气体温度为360 K 不变,让汽缸和活塞一起在竖直方向做匀变速直线运动,为使活塞能停留在离缸底L 4=16 cm 处,则求汽缸和活塞应做匀加速直线运动的加速度a 的大小及方向.答案 (1)2.0×105Pa (2)18 cm (3)7.5 m/s 2,方向向上解析 (1)等容变化:p 1T 1=p 2T 2,解得p 2=2.0×105Pa (2)活塞受力平衡,故封闭气体压强p 3=p 0+mgS=1.2×105 Pa根据理想气体状态方程,有p 2V 2T 2=p 3V 3T 3又V 2=L 1S ,V 3=L 3S 解得:L 3=18 cm(3)等温变化:p 3V 3=p 4V 4,解得p 4=1.35×105Pa 应向上做匀加速直线运动对活塞,由牛顿第二定律:p 4S -p 0S -mg =ma 解得:a =7.5 m/s 2.。
第二节气体、固体和液体一、气体1.气体分子运动的特点(1)分子间的距离大约是分子直径的10倍,分子之间的作用力十分微弱,可以忽略不计;(2)分子沿各方向运动的机会____;(3)分子的速率分布按________________的统计分布规律;(4)温度升高时,气体分子的平均速率____,但不是每个分子的速率都____。
2.描述气体的状态参量(1)温度:T(或t)①物理意义:宏观上表示物体的冷热程度;微观上表示物体分子热运动的剧烈程度。
②温度是分子________的标志,T=αE k。
(2)体积:(V)①意义:气体分子所占的空间,也就是气体所充满的容器的容积。
②单位:____、1 m3=103 L=106 mL(3)压强(p)①产生的原因:由于大量气体分子无规则地运动而碰撞器壁,形成对器壁各处均匀、持续的压力,作用在器壁__________的压力叫做气体的压强。
②决定因素Ⅰ.微观上:决定于分子的________和__________;Ⅱ.宏观上:决定于气体的____和____。
③单位:______(Pa)1 Pa=1 N/m2;1 atm=760 mmHg=1.013×105 Pa一定质量的某种理想气体,温度保持不变时,分子的平均动能一定。
在这种情况下,体积减小时,分子的密集程度增大,气体一定质量的某种理想气体,体积保持不变时,分子的密集程度保持不变。
在这种情况下,温度升高时,分子的平均动能增一定质量的某种理想气体,温度升高时,分子的平均动能增大;只有气体的体积同时增大,使分子的(1)理想气体①宏观上讲,理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体。
实际气体在压强______、温度______的条件下,可视为理想气体。
②微观上讲,理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力,分子本身没有体积,即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间。
(2)状态方程:____________或____________。
专题11.2 气体 液体与固体 1.知道晶体、非晶体的区别 2.理解表面张力,会解释有关现象. 3.掌握气体实验三定律,会用三定律分析气体状态变化问题.
一、固体的微观结构、晶体和非晶体 液晶的微观结构 1.晶体与非晶体
分类 比较 晶体
非晶体 单晶体 多晶体
外形 规则 不规则 熔点 确定 不确定 物理性质 各向异性 各向同性
原子排列 有规则,但多晶体每个晶体间的排列无规则 无规则
形成与转化 有的物质在不同条件下能够形成不同的形态.同一物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现,有些非晶体在一定条件下也可转化为晶体
典型物质 石英、云母、食盐、硫酸铜 玻璃、蜂蜡、松香 2.晶体的微观结构 (1)晶体的微观结构特点:组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地在空间排列。 (2)用晶体的微观结构解释晶体的特点 现象 原因 晶体有规则的外形 由于内部微粒有规则的排列
晶体各向异性 由于内部从任一结点出发在不同方向的相同距离上的微粒数不同 晶体的多形性 由于组成晶体的微粒可以形成不同的空间点阵 3.液晶 - 2 -
(1)液晶分子既保持排列有序而显示各向异性,又可以自由移动位置,保持了液体的流动性。 (2)液晶分子的位置无序使它像液体,排列有序使它像晶体。 (3)液晶分子的排列从某个方向看比较整齐,而从另外一个方向看则是杂乱无章的。 (4)液晶的物理性质很容易在外界的影响下发生改变。 二、液体的表面张力现象 1.概念 液体表面各部分间互相吸引的力。 2.作用 液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势。 3.方向 表面张力跟液面相切,且跟这部分液面的分界线垂直。 4.大小 液体的温度越高,表面张力越小;液体中溶有杂质时,表面张力变小;液体的密度越大,表面张力越大。 三、饱和蒸汽、未饱和蒸汽和饱和蒸汽压 相对湿度 1.饱和汽与未饱和汽 (1)饱和汽:与液体处于动态平衡的蒸汽。 (2)未饱和汽:没有达到饱和状态的蒸汽。 2.饱和汽压 (1)定义:饱和汽所具有的压强。 (2)特点:液体的饱和汽压与温度有关,温度越高,饱和汽压越大,且饱和汽压与饱和汽的体积无关。 3.相对湿度 空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比。即:相对湿度=水蒸气的实际压强同温度水的饱和汽压。
四、气体分子运动速率的统计分布 气体实验定律 理想气体 1.气体和气体分子运动的特点 - 3 -
2.气体的压强 (1)产生原因:由于气体分子无规则的热运动,大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的压力。
(2)大小:气体的压强在数值上等于气体作用在单位面积上的压力。公式:p=FS。 (3)常用单位及换算关系: ①国际单位:帕斯卡,符号:Pa,1 Pa=1 N/m2。 ②常用单位:标准大气压(atm);厘米汞柱(cmHg)。 ③换算关系:1 atm=76 cmHg=1.013×105Pa ≈1.0×105Pa。 3.气体实验定律 玻意耳定律 查理定律 盖—吕萨克定律
内容 一定质量的某种气体,在温度不变的情况下,压强与体积成反比 一定质量的某种气体,在体积不变的情况下,压强与热力学温度成正比 一定质量的某种气体,在压强不变的情况下,体积与热力学温度成正比
表达式 p1V1=p2V2 p1T1=p2T2或p1p2=T1T2 V1T1=V2T2或V1V2=T1
T2
图象 4.理想气体的状态方程 (1)理想气体 ①宏观上讲,理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体,实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下,可视为理想气体。 ②微观上讲,理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力,分子本身没有体积,即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间。 (2)理想气体的状态方程
一定质量的理想气体状态方程:p1V1T1=p2V2T2或pVT=C。 气体实验定律可看作一定质量理想气体状态方程的特例。
高频考点一 固体与液体的性质 - 4 -
例1.(多选)下列说法正确的是( ) A.将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒是非晶体 B.固体可以分为晶体和非晶体两类,有些晶体在不同方向上有不同的光学性质 C.由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体 D.在合适的条件下,某些晶体可以转变为非晶体,某些非晶体也可以转变为晶体 E.在熔化过程中,晶体要吸收热量,但温度保持不变,内能也保持不变
答案: BCD 【变式探究】关于液体的表面现象,下列说法正确的是( ) A.液体表面层的分子分布比内部密 B.液体有使其体积收缩到最小的趋势 C.液体表面层分子之间只有引力而无斥力 D.液体有使其表面积收缩到最小的趋势 答案 D 解析 液体表面层的分子分布比内部稀疏,故A错;由于表面张力作用,液体有使其表面积收缩到最小的趋势,故B错,D对;液体表面层分子之间既有引力也有斥力,只是由于分子间距离较大,分子力表现为引力,故C错. 【举一反三】(多选)关于饱和汽压和相对湿度,下列说法中正确的是( ) A.温度相同的不同饱和汽的饱和汽压都相同 B.温度升高时,饱和汽压增大 C.在相对湿度相同的情况下,夏天比冬天的绝对湿度大 D.饱和汽压和相对湿度都与体积无关 答案 BCD 解析 在一定温度下,饱和汽压是一定的,饱和汽压随温度的升高而增大,饱和汽压与液体的种类有关,与体积无关.空气中所含水蒸气的压强,称为空气的绝对湿度;相对湿度
=水蒸气的实际压强同温度下水的饱和汽压,夏天的饱和汽压大,在相对湿度相同时,夏天的绝对湿度大. 高频考点二 气体压强的产生与计算 例2.若已知大气压强为p0,在图1中各装置均处于静止状态,图中液体密度均为ρ,求被封闭气体的压强. - 5 -
图1 答案 甲:p0-ρgh 乙:p0-ρgh 丙:p0-32ρgh 丁:p0+ρgh1
【变式探究】汽缸截面积为S,质量为m的梯形活塞上面是水平的,下面与右侧竖直方向的夹角为α,如图2所示,当活塞上放质量为M的重物时处于静止.设外部大气压为p0,若活塞与缸壁之间无摩擦.求汽缸中气体的压强.
图2 - 6 -
答案 p0+(m+M)gS 解析 p气S′=(m+M)g+p0Ssin α
又因为S′=Ssin α 所以p气=(m+M)g+p0SS=p0+(m+M)gS. 【举一反三】竖直平面内有如图3所示的均匀玻璃管,内用两段水银柱封闭两段空气柱a、b,各段水银柱高度如图所示,大气压为p0,求空气柱a、b的压强各多大.
图3 答案 pa=p0+ρg(h2-h1-h3) pb=p0+ρg(h2-h1) 解析 从开口端开始计算,右端大气压为p0,同种液体同一水平面上的压强相同,所以b气柱的压强为pb=p0+ρg(h2-h1),而a气柱的压强为pa=pb-ρgh3=p0+ρg(h2-h1-h3). 【变式探究】如图4所示,光滑水平面上放有一质量为M的汽缸,汽缸内放有一质量为m的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞,活塞面积为S.现用水平恒力F向右推汽缸,最后汽缸和活塞达到相对静止状态,求此时缸内封闭气体的压强p.(已知外界大气压为p0)
图4 答案 p0+mFS(M+m) - 7 -
【方法技巧】两种状态下气体压强的求解方法 1.平衡状态下气体压强的求法 (1)液片法:选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象,分析液片两侧受力情况,建立平衡方程,消去面积,得到液片两侧压强相等方程,求得气体的压强. (2)力平衡法:选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象进行受力分析,得到液柱(或活塞)的受力平衡方程,求得气体的压强. (3)等压面法:在连通器中,同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等.液体内深h处的总压强p=p0+ρgh,p0为液面上方的压强. 2.加速运动系统中封闭气体压强的求法 选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象,进行受力分析,利用牛顿第二定律列方程求解. 高频考点三 理想气体状态方程与气体实验定律的应用 例3.某自行车轮胎的容积为V,里面已有压强为p0的空气,现在要使轮胎内的气压增大到p,设充气过程为等温过程,空气可看作理想气体,轮胎容积保持不变,则还要向轮胎充入温度相同、压强也是p0、体积为________的空气.(填选项前的字母)
A.p0pV B.pp0V C.(pp0-1)V D.(pp0+1)V 答案 C
【变式探究】如图5,一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成,两圆筒中各有一个活塞.已知大活塞的质量为m1=2.50 kg,横截面积为S1=80.0 cm2;小活塞的质量为m2=1.50 kg,横截面积为S2=40.0 cm2;两活塞用刚性轻杆连接,间距为l=40.0 cm;汽缸外大
气的压强为p=1.00×105 Pa,温度为T=303 K.初始时大活塞与大圆筒底部相距l2,两活塞