物理十三 热学 第2讲 气体、液体和固体.ppt

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1、第2讲气体、液体和固体考点 1气体的性质1.气体的状态参量冷热平均动能(1)温度：在宏观上表示物体的_程度；在微观上是分子_的标志.(2)体积：气体总是充满它所在的容器，所以气体的体积总是等于盛装气体的容器的_.容积(3)压强：气体的压强是由于气体分子_器壁而产生的.频繁碰撞大2.气体分子动理论(1)气体分子运动的特点它能达到的整个空间气体分子间距较_，分子力可以_，因此分子间除碰撞外不受其他力的作用，故气体能充满_.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“_，_”的规律分布.温度升高时，速率小的分子数_，速率大的分子数_，分子的平均速率将_，但速率分布规律_.(2)气

2、体压强的微观意义气体的压强是大量分子频繁碰撞器壁产生的.压强的大小跟两个因素有关：气体分子的_；气体分子的_.忽略中间多两头少减少增多增大不变平均动能密集程度项目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_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_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_表达式 _或_ _或_图象3.气体实验定律反比正比正比 p1V1p2V24.理想气体的状态方程pVT一定质量的理想气体的状态方程：_C(恒量).项目晶体(单晶体、多晶体)非晶体外形规则_熔点确定不确定物理性质各向_性各向_性原子

3、排列规则，但多晶体每个晶粒间的排列无规则无规则考点 2固体和液体饱和蒸汽1.晶体和非晶体不规则异同项目晶体(单晶体、多晶体)非晶体形成与转化有的物质在不同条件下能够形成不同的_；同一物质可能以_和_两种不同的形态出现；有些_在一定的条件下也可转化为_典型物质 石英、云母、食盐、硫酸铜玻璃、蜂蜡、松香(续表)的.晶体晶体非晶体晶体非晶体注意：多晶体没有确定的几何形状，且多晶体是各向同性2.液体、液晶(1)液体的表面张力吸引自动收缩液体表面各部分间相互_的力叫表面张力.表面张力使液体_，液体表面有收缩到_的趋势.表面张力的方向和液面_；其大小除了跟边界线的长度有关外，还跟液体的种类、温度有关.(2

4、)液晶的特性异流动性液体液晶分子既保持排列有序而显示各向_性，又可以自由移动位置，保持了液体的_.液晶分子的位置无序使它像_，排列有序使它像晶体.液晶分子的排列从某个方向看比较整齐，从另一个方向看则是杂乱无章的.液晶的物理性质很容易在外界的影响下发生改变.最小相切3.饱和蒸汽与饱和汽压、相对湿度(1)饱和蒸汽与未饱和蒸汽饱和蒸汽：在密闭容器中的液体，不断地蒸发，液面上的蒸汽也不断地凝结，当两个同时存在的过程达到动态平衡时，宏观的蒸发停止，这种与液体处于_的蒸汽称为饱和蒸汽.动态平衡未饱和蒸汽：没有达到饱和状态的蒸汽称为未饱和蒸汽.(2)饱和汽压：在一定温度下饱和蒸汽的分子密度是一定的，因而饱和

5、蒸汽的压强也是一定的，这个压强称为这种液体的饱和汽压，饱和汽压随温度的升高而_.增大同温度下水的饱和汽压(ps)(3)相对湿度：在某一温度下，水蒸气的_与同温度压强下饱和水汽压的比，称为空气的相对湿度.水蒸气的实际压强(p)相对湿度(B).【基础自测】1.(多选)下列说法正确的是()A.蔗糖受潮后会粘在一起，没有确定的几何形状，它是非晶体B.单晶体的某些性质具有各向异性的特点C.液晶对不同颜色的光的吸收强度随电场强度的变化而变化D.液体的表面层就像张紧的橡皮膜而表现出表面张力，是因为表面层的分子分布比液体内部稀疏E.液晶是液体和晶体的混合物答案：BCD2.如图 13-2-1 所示，一定质量的理

6、想气体，处在状态 A 时，其温度 TA300 K，让该气体沿图中线段 AB 所示缓慢地从状态A 变化到状态 B，求：(1)气体处于状态 B 时的温度.(2)从 A 到 B 的过程中气体的最高温度.图 13-2-13.(2016 年新课标卷)一氧气瓶的容积为 0.08 m3，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 m3.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：设氧气开始时的压强为 p1，体积为 V1，压强变为 p2(2个大气压)时，体积为 V2.根据玻意耳定律得p1V

7、1p2V2 重新充气前，用去的氧气在 p2 压强下的体积为V3V2V1设用去的氧气在 p0(1 个大气压)压强下的体积为 V0，则有p2V3p0V0设实验室每天用去的氧气在 p0 下的体积为V，则氧气可用的天数为NV0V联立式，并代入数据解得N4(天).热点 1考向 1固体与液体的性质固体的性质热点归纳晶体和非晶体：(1)单晶体具有各向异性，但不是在各种物理性质上都表现出各向异性.(2)只要是具有各向异性的物体必定是晶体，且是单晶体.(3)只要是具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体.(4)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化.【典题 1】(多选，2015 年新课标卷)下列说法正确的是

8、()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，内能也保持不变解析：晶体被敲碎后，构成晶体的分子或原子的空间点阵结构没有发生变化，仍然是晶体，选项 A 错误；有些晶体在光学性质方面是各向异性的，选项 B 正确；同种元素构成的不同晶体互为该元素的同素异形体，选项 C 正确；如果外界条件改变了物质分子或原子的排布情况，晶体和非晶体之间可以相互

9、转化，选项 D 正确；晶体熔化过程中，分子势能发生变化，内能发生了变化，选项 E 错误.答案：BCD形成原因表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子间的相互作用力表现为引力表面特性表面层分子间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的弹性薄膜表面张力的方向和液面相切，垂直于液面上的各条分界线表面张力的效果表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下，球形的表面积最小考向 2液体的性质热点归纳液体表面张力：【典题 2】(多选)下列说法正确的是()A.把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面.这是由于水表面存在表面张力的缘故B.水在涂有油脂的玻璃板上能形

10、成水珠，而在干净的玻璃板上却不能.这是因为油脂使水的表面张力增大的缘故C.在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果D.在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类和毛细管的材质有关E.当两薄玻璃板间夹有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开.这是由于水膜具有表面张力的缘故解析：水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，这是不浸润的结果，而干净的玻璃板上不能形成水珠，这是浸润的结果，选项 B 错误.玻璃板很难被拉开是由于分子引力的作用，选项 E错误.答案：ACD考向 3饱和汽压和相对湿度的理解(1)饱和汽压跟液体的种类有关，在相同的温度下，不同

11、液体的饱和汽压一般是不同的.(2)饱和汽压跟温度有关，饱和汽压随温度的升高而增大.(3)饱和汽压跟体积无关，在温度不变的情况下，饱和汽压不随体积而变化.【典题 3】(多选)关于饱和汽压和相对湿度，下列说法正确的是()A.温度相同的不同饱和蒸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E.水蒸气的实际压强越大，人感觉越潮湿解析：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，选项 A 错误，B 正确；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

12、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，C、D 正确；空气潮湿程度是相对湿度，选项 E 错误.答案：BCD热点 2考向 1气体压强的产生与计算压强的产生热点归纳1.产生的原因：气体的压强是大量分子频繁地碰撞器壁而产生的，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，对于器壁就产生了持续、平均的作用力，数值上气体压强等于大量分子作用在器壁单位面积的平均作用力.2.决定因素：(1)从宏观上看，气体压强由体积和温度决定.(2)从微观上看，气体压强由气体分子的密集程度和平均动能决定.【典题 4】(多选)下列关于密闭容器中气体的压强的说法错误的是()

13、A.是由气体分子间的相互作用力(吸引和排斥)产生的B.是由大量气体分子频繁地碰撞器壁所产生的C.是由气体受到的重力所产生的D.当容器自由下落时将减小为零E.气体压强与分子运动的剧烈程度有关.解析：气体压强产生的原因：大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生了气体的压强.单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是大量分子频繁地碰撞器壁，就对器壁产生持续、均匀的压力.所以从分子动理论的观点来看，气体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，故A、C 错误，B、E 正确.当容器自由下落时，虽然处于失重状态，但分子热运动不会停止，故压强不会减小为零，故 D 错误.答案：ACD方法技巧

14、：(1)气体压强与大气压强不同，大气压强由重力而产生，随高度增大而减小，气体压强由大量气体分子频繁碰撞器壁而产生，大小不随高度而变化.(2)容器内气体的压强是大量分子频繁碰撞器壁而产生的，并非因其重力而产生.考向 2压强的计算热点归纳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

15、等.液体内深 h 处的总压强 pp0gh，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.【典题 5】若已知大气压强为 p0，图 13-2-2 中各装置均处于静止状态，图中液体密度均为，求被封闭气体的压强.甲乙丙丁图 13-2-2解：(1)在图甲中，以高为 h 的液柱为研究对象，由二力平衡知p气SghSp0S所以p气p0gh.(2)在图乙中，以 B 液面为研究对象，由平衡方程 F上F下有pASphSp0S所以p气pAp0gh.(3)在图丙中，仍以 B 液面为研究对象，有pAghsin 60pBp0

16、(4)在图丁中，以液面 A 为研究对象，由二力平衡得p气S(p0gh1)S所以p气p0gh1.【迁移拓展】如图 13-2-3 所示，光滑水平面上放有一质量为 M 的气缸，气缸内放有一质量为 m 的可在气缸内无摩擦滑动的活塞，活塞面积为 S.现用水平恒力 F 向右推气缸，最后气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 13-2-3解：选取气缸和活塞整体为研究对象，相对静止时有：F(Mm)a再选活塞为研究对象，根据牛顿第二定律有pSp0Sma解得：pp0mFS(Mm).热点 3气体实验定律的应用热点归纳1.三大气体实验定律：(1)玻意耳定律(等温变化)：

17、p1V1p2V2 或 pVC(常数).(2)查理定律(等容变化)：2.利用气体实验定律解决问题的基本思路：考向 1玻意耳定律【典题 6】(2017 年新课标卷)一种测量稀薄气体压强的仪器如图 13-2-4 甲所示，玻璃泡 M 的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管 K1和 K2.K1长为 l，顶端封闭，K2 上端与待测气体连通；M 下端经橡皮软管与充有水银的容器 R 连通.开始测量时，M 与 K2 相通；逐渐提升 R，直到 K2 中水银面与 K1 顶端等高，此时水银已进入 K1，且 K1 中水银面比顶端低 h，如图乙所示.设测量过程中温度、与 K2 相通的待测气体的压强均保持不变.已知 K1 和

18、K2 的内径均为 d，M 的容积为 V0，水银的密度为，重力加速度大小为 g.求：(1)待测气体的压强.(2)该仪器能够测量的最大压强.甲乙图 13-2-44V0d2(lh)解：(1)水银面上升至 M 的下端使玻璃泡中的气体恰好被封住，设此时被封闭的气体的体积为 V，压强等于待测气体的压强 p.提升 R，直到 K2 中水银面与 K1 顶端等高时，K1 中的水银面比顶端低 h；设此时封闭气体的压强为 p1，体积为 V1，则VV0d2l4V1d2h4由力学平衡条件得 p1pgh整个过程为等温过程，由玻意耳定律得 pVp1V1联立式解得 pgd2h2.考向 2查理定律【典题 7】(2017 年山西三

19、模)如图 13-2-5 所示，横截面积为 S 的热水杯盖扣在水平桌上，开始时内部封闭气体的温度为27，压强为大气压强 p0.当封闭气体温度上升至 30 时，水杯盖恰好被整体顶起，放出少许气体后又落回桌面，其内部压强立即减为 p0，温度仍为 30.再经过一段时间，由于室温的降低内部气体温度降至 21.整个过程中封闭气体均可视为理想气体.求：(1)当封闭气体温度上升至 30 且水杯盖未被顶起时的压强 p1.(2)当封闭气体温度下降至 21 时，竖直向上提起杯盖所需的最小力 Fmin.图 13-2-5解：(1)气体进行等容变化，开始时，压强为 p0，温度 T0(27273)K300 K当温度上升到

20、30 且尚未放气时，压强为 p1，温度 T1(30273)K303 K考向 3盖吕萨克定律【典题 8】(2017 年新课标卷)一热气球体积为 V，内部充有温度为 Ta 的热空气，气球外冷空气的温度为 Tb.已知空气在 1个大气压、温度为 T0 时的密度为0，该气球内、外的气压始终都为 1 个大气压，重力加速度大小为 g.(1)求该热气球所受浮力的大小.(2)求该热气球内空气所受的重力.(3)设充气前热气球的质量为 m0，求充气后它还能托起的最大质量.解：(1)设 1 个大气压下质量为 m 的空气在温度 T0 时的体积为 V0，则密度为0mV0温度为 T 时的体积为 VT，则密度为TmVT热点

21、4理想气体状态方程的应用热点归纳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.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.【典题 9】(2017 年江西南昌十所省重点中学二模)如图13-2-6 所示，两端开口、粗细均匀的足够长玻璃管插在大

22、水银槽中，管的上部有一定长度的水银柱，两段空气柱被封闭在左右两侧的竖直管中.开启上部连通左右水银的阀门 A，当温度为 300 K，平衡时水银柱的位置如图 13-2-6 所示(h1h25 cm，l150 cm)，大气压强为 75 cmHg.求：(1)右管内气柱的长度 l2.图 13-2-6(2)关闭阀门 A，当温度升至 405 K 时，左侧竖直管内气柱的长度 l3.(大气压强保持不变)解：(1)左管内气体压强 p1p0h280 cmHg，右管内气体压强 p2p1h185 cmHg.由 p2p0h3，解得右管内外液面高度差 h310 cm，则右管内气柱长度l2l1h1h2h350 cm.(2)设玻

23、璃管的横截面积为 S，由理想气体状态方程，有代入数据解得 l360 cm.方法技巧：对于两部分气体的问题，一定要找好两部分气体之间的关系，比如压强关系，体积关系等，分别找出两部分气体的初、末状态的压强、体积和温度，根据理想气体状态方程列式求解.热点 5用图象法分析气体的状态变化热点归纳1.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：在图 13-2-7 甲中，V1 对应虚线为等容线，A、B 分别是虚线与 T2、T1 两线的交点，可以认为从 B 状态通过等容升压到 A 状态，温度必然升高，所以 T2T1.又如图乙所示，A、

24、B 两点的温度相等，从 B 状态到 A 状态压强增大，体积一定减小，所以 V2V1.甲乙图 13-2-72.关于一定质量的气体的不同图象的比较：【典题 10】(2016 年甘肃兰州一模)一定质量的理想气体体积 V 与热力学温度 T 的关系图象如图 13-2-8 所示，气体在状态A 时的压强 pAp0，温度 TAT0，线段 AB 与 V 轴平行，BC 的延长线过原点.求：(1)气体在状态 B 时的压强 pB.(2)气体在状态 C 时的压强 pC 和温度 TC.图 13-2-8方法总结：气体状态变化的图象的应用技巧：(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.