物理第十二章（选修3-3）2 固体、液体和气体.ppt

第第2讲固体、液体和气体讲固体、液体和气体晶体晶体非晶体非晶体不同不同不同不同相同相同收缩收缩4.浸润和不浸润：一种液体会润湿某种固体并附着在固体的表面上，这种现象叫做_一种液体不会润湿某种固体，也就不会附着在这种固体的表面，这种现象叫做_水_浸润玻璃，水_浸润蜂蜡和石蜡水银_浸润玻璃，水银_浸润铅5.毛细现象：浸润液体在细管中_的现象，以及不浸润液体在细管中_的现象6.液晶的特点：像_那样具有流动性，而其光学性质与_相似，具有_浸润浸润不浸润不浸润能能不能不能不能不能能能上升上升下降下降液体液体某些晶体某些晶体各向异性各向异性7.饱和汽与饱和汽压(1)饱和汽与未饱和汽：与液体处于动态平衡的蒸汽叫做_，而未达到饱和状态的蒸汽叫做_(2)饱和汽压与未饱和汽压：饱和汽所具有的压强叫做这种液体的饱和汽压，它随温度的升高而_，与液体的_有关，与体积_未饱和汽的压强_饱和汽压(3)空气的绝对湿度是指空气中所含水蒸气的压强，空气的相对湿度是指某温度时空气中_与_之比饱和汽饱和汽未饱和汽未饱和汽增大增大种类种类无关无关小于小于水蒸气的实际压强水蒸气的实际压强同一温度下水的饱和汽压同一温度下水的饱和汽压8.气体分子动理论和气体压强(1)气体分子之间的距离大约是分子直径的10倍，气体分子之间的作用力十分_，可以忽略不计(2)气体分子的速率分布，表现出“_”的统计分布规律温度升高时，速率大的分子数目_，速率小的分子数目_，分子的平均速率_(3)气体分子向各个方向运动的机会_微弱微弱中间多，两头少中间多，两头少增加增加减少减少增大增大均等均等(4)气体压强 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_的压力叫做气体的压强 决定气体压强大小的因素a.宏观上：决定于气体的_和_b.微观上：决定于分子的_和_单位面积上单位面积上温度温度体积体积平均动能平均动能分子的密集程度分子的密集程度9.气体的三个实验定律(1)等温变化玻意耳定律 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_ 公式：_或pVC(常数)(2)等容变化查理定律 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_反比反比正比正比(3)等压变化盖吕萨克定律 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_正比正比10.理想气体及其状态方程(1)理想气体 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 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不太大不太大不太低不太低1.晶体与非晶体的区别晶体与非晶体晶体与非晶体单晶体多晶体非晶体外形规则不规则不规则熔点确定确定不确定物理性质各向异性各向同性各向同性典型物质石英、云母、食盐、硫酸铜玻璃、蜂蜡、松香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可以转化为晶体2.对晶体与非晶体的认识(1)一般地说晶体具有规则的几何形状，但有时会失去它的天然形状，像受潮的糖块，所以我们并不能仅凭有无规则的外形就判定某些物质是晶体还是非晶体(2)我们说晶体具有各向异性，并不是指所有的晶体都具有导热、导电、透光等完全的各向异性例如，铜的机械强度在各方向上存在差异，而其导热性和导电性则表现为各向同性(3)非晶体不稳定，经过适当时间后，会向晶体转变；而有些晶体在一定条件下也可以转化为非晶体(4)同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，也就是说，物质是晶体还是非晶体，并不是绝对的3.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)用晶体的微观结构特点解释晶体的特点.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典题演示1(2017南师附中)固体甲和固体乙在一定压强下的熔解曲线如图所示，横轴表示时间t，纵轴表示温度T.下列说法中正确的是()A.固体甲一定是晶体，固体乙一定是非晶体B.固体甲不一定有确定的几何外形，固体乙一定没有确定的几何外形C.在热传导方面固体甲一定表现出各向异性，固体乙一定表现出各向同性D.图线甲中ab段温度不变，所以甲的内能不变AB【解析】由图可知固体甲融化时温度不变，而固体乙没有固定熔点，所以固体甲一定是晶体，固体乙一定是非晶体，故A正确；固体甲可能是多晶体，多晶体没有确定的几何外形，固体乙一定没有确定的几何外形，故B正确；在热传导方面固体甲也可能表现出各向异性，固体乙一定表现出各向同性，故C错误；图线甲中ab段温度不变，吸收热量，所以甲的内能变大，故D错误1.液体的性质与特点(1)液体具有一定的体积液体分子的排列接近于固体，是密集在一起的，所以液体不容易被压缩(2)液体不像固体那样具有一定的形状，而且液体能够流动，这说明液体分子间的相互作用力比固体分子间的作用力要小由于液体分子的移动比固体分子的移动更容易，所以在温度相同的情况下，液体的扩散速度要比固体的扩散速度快(3)非晶体的微观结构跟液体非常相似，所以严格来说，只有晶体才能叫做真正的固体对液体性质的理解对液体性质的理解(4)液体的表面存在张力，产生的效果使液体表面有收缩的趋势在液体内部，分子间的距离在r0左右，而在表面层，分子比较稀疏，分子间的距离大于r0，因此分子间的作用表现为相互吸引(5)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)在某个方向上看，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3.饱和汽与饱和汽压(1)饱和汽压随温度而变温度越高，饱和汽压越大，且饱和汽压与饱和汽的体积无关典题演示2(改编)下列说法中错误的是()A.空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越慢B.液晶具有液体的流动性，同时具有晶体的各向异性特征C.露珠呈球状是液体表面张力的作用D.液体表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部D【解析】空气相对湿度越大时，空气中水蒸气压强越接近饱和汽压，水蒸发越慢，故A正确；液晶具有液体的流动性，同时具有晶体的各向异性特征，故B正确；液体表面张力使其表面积收缩到最小而呈球状，故C正确；由于液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离，分子间表现为引力，液体表面存在张力，它的方向平行于液体表面，而非与液面垂直，故D错误典题演示3(2016南京最后一卷)空气的干湿程度和空气中所含有的水蒸气量接近饱和的程度有关，而和空气中含有水蒸气的绝对量却无直接关系例如，空气中所含有的水蒸气的压强同样等于1606.24Pa(12.79毫米汞柱)时，在炎热的夏天中午，气温约35，人们并不感到潮湿，因此时水蒸气饱和汽压_(填“大”或“小”)，物体中的水分还能够继续蒸发而在南京湿冷的秋天，大约15左右，人们却会感到_(填“干燥”或“潮湿”)，因这时已经达到过饱和，水分不但不能蒸发，而且还要凝结成水，所以引入“相对湿度”水蒸气压强与相同温度下的饱和汽压的比来表示空气的干湿程度是科学的大大潮湿潮湿1.气体分子运动的特点(1)气体分子间距较大，分子力可以忽略，因此分子间除碰撞外不受其他力的作用，故气体能充满它能到达的整个空间(2)分子做无规则的运动，速率有大有小，且时而变化，大量分子的速率按“中间多，两头少”的规律分布(3)温度升高时，速率小的分子数减少，速率大的分子数增加，分子的平均速率将增大，但速率分布规律不变气体分子运动的特点及理想气体气体分子运动的特点及理想气体2.理想气体的特点(1)理想气体是一种理想化的模型，是对实际气体的科学抽象(2)在微观意义上，理想气体分子本身大小与分子间的距离相比可以忽略不计，不考虑分子间的引力和斥力，所以理想气体的分子势能为零，理想气体的内能等于分子的总动能典题演示4如图所示是氧气分子在0 和100 下的速率分布图线，由图可知()A.随着温度升高，氧气分子的平均速率变小B.随着温度升高，每一个氧气分子的速率都增大C.随着温度升高，氧气分子中速率小的分子所占比例增大D.同一温度下，氧气分子速率分布呈现“中间多，两头少”的规律D【解析】根据图线可以看出，随着温度升高，氧气分子中速率大的分子所占比例增大，同一温度下，氧气分子速率分布呈现“中间多、两头少”的规律，A、B、C错，D对三个气体实验定律的应用三个气体实验定律的应用2.气体实验定律的应用要点分析有关气体实验定律和理想气体状态方程问题的物理过程一般要抓住三个要点：(1)阶段性，即弄清一个物理过程分为哪几个阶段(2)联系性，即找出几个阶段之间是由什么物理量联系起来的(3)规律性，即明确各阶段遵循的实验定律4.气体状态变化的图象问题分析(1)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)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(3)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D【解析】右边空气柱的气体压强为p2p0gh2，左边空气柱的气体压强为p1p0gh1，根据中间水银受力平衡可得p1p2gh，联立以上各式可得hh1h2.典题演示6一定质量的理想气体经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程，其中bc的延长线通过原点，cd垂直于ab且与T轴平行，da与bc平行，则气体体积()A.在ab过程中不断增大B.在bc过程中保持不变C.在cd过程中不断增大D.在da过程中保持不变AB(1)求活塞质量m.(2)若要让活塞在汽缸中的位置复原，则温度升到多高？【答案】1.5T01.气体压强产生的原因气体的压强是由大量分子频繁地碰撞器壁产生的，单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但大量分子频繁地碰撞器壁，对器壁就产生了持续、均匀的压力，气体的压强在数值上等于大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力对气体压强的理解对气体压强的理解2.决定气体压强大小的因素气体的压强大小与温度和体积有关单位体积内的气体分子数越多，分子在单位时间内对单位面积器壁碰撞的次数就越多，压强就越大；温度越高，气体分子运动的平均动能越大，每个分子对器壁碰撞的作用力就越大，气体的压强也就越大由此可知，气体的压强由“气体分子的密集程度”和“气体分子的平均动能”决定3.气体压强的计算气体压强的确定要根据气体所处的外部条件，往往需要利用跟气体接触的液柱和活塞等物体的受力情况和运动情况计算典题演示8(2014苏锡常镇三模)下列关于气体压强的说法中，正确的是()A.一定质量的理想气体温度不断升高，其压强一定不断增大B.一定质量的理想气体体积不断减小，其压强一定不断增大C.大量气体分子对容器壁的持续性作用形成气体的压强D.气体压强跟气体分子的平均动能和气体分子的密集程度有关CD1.(2015南京、盐城一模)如图所示，把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，它的尖端就变钝了.产生这一现象的原因是()A.玻璃是非晶体，熔化再凝固后变成晶体B.玻璃是晶体，熔化再凝固后变成非晶体C.熔化的玻璃表面分子间表现为引力使其表面绷紧D.熔化的玻璃表面分子间表现为斥力使其表面扩张C【解析】玻璃管的尖端变钝，这是由于表面张力的影响，表面张力表现为分子引力，C项正确2.如图所示是一定质量的理想气体的三种升温过程那么，下列四种解释中正确的是()A.ad的过程，气体体积增大B.bd的过程，气体体积不变C.cd的过程，气体体积增大D.ad的过程，气体体积减小【解析】在pT图中的等容线的延长线是过原点的直线，且体积越大，直线的斜率越小由此可见，a状态对应体积最小，c状态对应体积最大，A、B正确AB3.(2016南通、扬州、泰州三模)下列说法中正确的是()A.当气体分子热运动变得更剧烈时，气体压强一定变大B.当空气压强发生变化时，水的饱和汽压也一定变化C.若取走绝热容器中速率大于v的气体分子，此后其中分子的速率不会大于vD.石墨层状结构间距离较大，沿此方向易剥下，因而其机械强度有方向性D【解析】气体压强取决于分子平均动能和密集程度，热运动加剧，平均动能变大，气体压强不一定变大，A项错误；水的饱和汽压与温度有关，B项错误；气体运动规律是统计规律，对个别气体分子无法判断运动情况，C项错误；石墨的原子排列具有空间的周期性，层与层间距离大，原子间作用力比较弱，机械强度具有方向性，D项正确4.(2016盐城三模)4月11日我市凌晨2时气温为10，空气的相对湿度为98%,10 时水的饱和汽压为1.2103 Pa.若当天空气中水蒸气的压强不变，则当天空气中水蒸气的压强_(填“略大于”或“略小于”)1.2103 Pa.下午15时气温为25，空气的相对湿度_(填“大于”或“小于”)98%.略小于略小于小于小于5.(2016南京三模)实验发现，二氧化碳气体在水深170 m处将会变成液体现用一活塞将一定量的二氧化碳气体封入某导热容器中，并将该容器下沉海底已知随着深度的增加，海水的温度逐渐降低，则在容器下沉过程中，容器内气体的密度将会_(填“增大”“减小”或“不变”)，气体的饱和汽压_(填“增大”“减小”或“不变”)【解析】容器内气体的质量不变，气体体积变小，密度增大海水温度降低，容器内气体也降低，饱和汽压减小增大增大减小减小6.(2016常州一模)某次测量中在地面释放一体积为8 L的氢气球，发现当气球升高到1 600 m时破裂地面实验表明当体积膨胀到8.4 L时这样的气球即破裂，已知地面附近大气的温度为27，常温下当地大气压随高度的变化如图所示求高度为 1 600 m 处大气的摄氏温度【答案】17