物理第12章 热学 第2讲 固体、液体与气体 新人教版

热学热学第 十二 章第第2讲固体、液体与气体讲固体、液体与气体1 1知 识 梳 理 自 测知 识 梳 理 自 测2 2核 心 考 点 突 破核 心 考 点 突 破3 32 2 年 高 考 模 拟年 高 考 模 拟知识梳理自测知识梳理自测 1晶体和非晶体固体、液晶的微观结构 分类比较项目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每个晶粒的排列_无规则转化晶体和非晶体_可以相互转化典型物质石英、云母、明矾、_玻璃、橡胶不规则不规则 确定确定 各向同性各向同性 无规则无规则 在一定条件下在一定条件下 食盐食盐 2晶体的微观结构 (1)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_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_晶体的多形性由于组成晶体的微粒可以形成不同的_有规则有规则 不同不同 空间点阵空间点阵 3液晶 (1)液晶分子既保持排列有序而显示各向_，又可以自由移动位置，保持了液体的_。 (2)液晶分子的位置无序使它像_，排列有序使它像_。 (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_的。 (4)液晶的物理性质很容易在外界的影响下_。异性异性 流动性流动性 液体液体 晶体晶体 杂乱无章杂乱无章 发生改变发生改变 1概念 液体表面各部分间_的力。 2作用 液体的表面张力使液面具有收缩到表面积_的趋势。 3方向 表面张力跟液面_，且跟这部分液面的分界线_。 4大小 液体的温度越高，表面张力_；液体中溶有杂质时，表面张力_；液体的密度越小，表面张力_。液体的表面张力 互相吸引互相吸引 最小最小 相切相切 垂直垂直 越小越小 变小变小 越大越大 1饱和汽与未饱和汽： (1)饱和汽：与液体处于_的蒸汽。 (2)未饱和汽：没有达到_的蒸汽。 2饱和汽压： (1)定义：饱和汽所具有的_。 (2)特点：饱和汽压随温度而变。温度越高，饱和汽压_，且饱和汽压与饱和汽的体积无关。 饱和汽、未饱和汽和饱和汽压、相对湿度动态平衡动态平衡 饱和状态饱和状态 压强压强 越大越大 潮湿潮湿 水蒸气水蒸气 1气体分子运动特点： (1)气体分子间距较大，分子力为零，分子间除碰撞外_作用，向各个方向运动的气体分子_。 (2)分子做无规则运动，分子速率按“_”的统计规律分布。 (3)温度一定时某种气体分子速率分布是确定的，温度升高时，_，速率大的分子数增多，分子的_增大，但不是每个分子的速率都增大。气体分子运动速率的统计分布、气体实验定律、理想气体 不受其他力不受其他力 数目相等数目相等 中间多，两头少中间多，两头少 速率小的分子数减少速率小的分子数减少 平均速率平均速率 2气体的状态参量： (1)气体的压强。 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_的压力。 决定气体压强大小的因素。 宏观上：决定于气体的温度和体积。 微观上：决定于气体分子的_和分子密集程度。 (2)气体的温度： 物理意义：宏观上表示物体的_，微观上是_的标志。 热力学温度与摄氏温度的关系：T_。持续而稳定持续而稳定 平均动能平均动能 冷热程度冷热程度 分子平均动能分子平均动能 t273.15K 3气体实验定律：温度温度 体积体积 压强压强 气体实验定律气体实验定律 理想化模型理想化模型 分子间势能分子间势能 温度温度 C(常量常量) 思维诊断： (1)气体的压强是由气体的自身重力产生的。() (2)当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大。() (3)有无确定的熔点是区分晶体和非晶体比较准确的方法。() (4)液晶具有液体的流动性，又具有晶体的光学各向异性。() (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，水不再蒸发和凝结。() (7)压强极大的气体不再遵从气体实验定律。()BC 解析将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒还是晶体，A错误；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，例如石墨和金刚石，B正确；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，例如天然石英是晶体，熔融过的石英却是非晶体，把晶体硫加热熔化(温度超过300)再倒进冷水中，会变成柔软的非晶硫，再过一段时间又会转化为晶体硫，C正确；在熔化过程中，晶体要吸收热量，虽然温度保持不变，但是内能会增加，D错误。BC 解析布朗运动是悬浮在水中的固体颗粒的无规则运动，反映了水分子的热运动，A错误；空气中的小雨滴呈球形是水的表面张力使雨滴表面有收缩的趋势的结果，B正确；液晶像液体一样具有流动性，而其光学性质与某些晶体相似具有各向异性，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，C正确；高原地区水的沸点较低，这是高原地区气压较低造成的，D错误。BD 解析从微观角度看，气体压强的大小跟两个因素有关：一是分子的平均动能，二是单位体积的分子数目，A错误；各个分子的运动都是无规则的、带有偶然性的，但大量分子的运动存在统计规律，B正确；当分子间相互作用表现为斥力时，分子间距离越大，由于分子力做正功，则分子势能越小，C错误；氢气和氮气的温度相同时，它们分子的平均动能相同，由于分子质量不同，所以分子的平均速率不同，D正确。AB 核心考点突破核心考点突破 1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。固体和液体的性质 2液体表面张力 (1)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。 (2)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。 (3)表面张力的方向： 和液面相切，垂直于液面上的各条分界线。 (4)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。 (5)表面张力的大小： 跟边界线的长度、液体的种类、温度都有关系。CDE 解析玻璃无论成什么形状都是非晶体，A错误；多晶体在各个平面上的微粒数目也不相等，不能以此判定某一种物质是否是晶体，B错误；液晶的光学性质具有各向异性，但液晶不是所有物理性质都具有各向异性，C正确；由于表面张力的作用，当液体与大气相接触时，液体表面层内的分子所受其他分子作用力的合力方向总是沿液体的表面，D正确；饱和汽压与温度有关，温度越高，饱和汽压越大，温度越低，饱和汽压越小，E正确。类题演练类题演练 1 ACD 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 解析把一枚针轻放在水面上，浮力很小，可以忽略不计，它会浮在水面，是由于水表面存在表面张力的缘故，A正确；水对油脂表面是不浸润的，所以呈水珠状，水对玻璃表面是浸润的，无法形成水珠，B错误；宇宙飞船中的水滴呈球形是表面张力作用的结果，C正确；毛细现象中有的液面升高，有的液面降低，这与液体与毛细管是否浸润有关，即与液体种类和毛细管的材料有关，D正确；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，这是由于大气压力的缘故，E错误。 1产生的原因 由于大量气体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。气体压强的产生与计算 3平衡状态下气体压强的求法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pp0gh，p0为液面上方的压强 4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。类题演练类题演练 2 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 在图戊中，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pbp0g(h2h1)，而a气柱的压强为papbgh3p0g(h2h1h3)。气体实验定律的应用 2利用气体实验定律解决问题的基本思路 选对象：根据题意，选出所研究的某一部分一定质量气体 找参量：分别找出这部分气体状态发生变化前后的p、V、T数值或表达式，压强的确定是关键 认过程：认清变化过程，正确选用物理规律 列方程：选择实验定律列式求解，有时要讨论结果的合理性(1)打气的次数n；(2)通过计算说明，能否使喷雾器内的药液全部喷完。 解析(1)由一定质量的理想气体的等温变化，有 p0(V0V)np0Vp(V0V)，解得n30。 (2)设喷雾器内的药液全部喷完后气体压强为p，有 p(V0V)pV0， p1.33atmp0，说明能使喷雾器内的药液全部喷完。 答案：(1)30(2)见解析 (3)灌气问题：将一个大容器里的气体分装到多个小容器中的问题也是一个典型的变质量问题。分析这类问题时，把大容器中的剩余气体和多个小容器中的气体视为整体作为研究对象，可将变质量问题转化为定质量问题。 (4)漏气问题：容器漏气过程中气体的质量不断发生变化，属于变质量问题。如果选容器内剩余气体和漏出气体整体作为研究对象，便可使问题变成一定质量气体的状态变化问题，可用理想气体的状态方程求解。 (1)管内水银柱与玻璃管的顶端间的压强； (2)将玻璃管缓慢上提多少距离后，管内水银柱与玻璃管的顶端间弹力恰好为零？ 答案：(1)25cmHg(2)49cm类题演练类题演练 3 解析(1)对管内水银柱受力分析知 pSghSp0S 故管内水银柱与玻璃管的顶端间的压强p25cmHg (2)玻璃管缓慢上提的过程，管内气体体积增大，压强减小，管内水银柱与玻璃管的顶端间弹力减小，当弹力减小为零时，气体压强 p250cmHg，又p1p075cmHg 由玻意尔定律得p1V1p2V2 解得管内水银柱与玻璃管的顶端间弹力刚好为零时气柱长度 L272cm 又因为p250cmHg 故管内下端水银面上升h75cm50cm25cm 而空气柱长度增加L72cm48cm24cm 故玻璃管上提距离xhL49cm理想气体状态方程的应用 (1)A汽缸内气体的压强；(2)B汽缸内气体的温度。 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、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。气体状态变化的图象问题 2一定质量的气体不同图象的比较D 解析由图示图象A可知，12过程，V与T成正比，是等压变化，不符合题意，A错误；由图象B可知，12过程是等容变化，温度降低，不符合题意，B错误；由图示图象C可知，23过程是等压变化，体积变大，由盖吕萨克定律可知，温度T升高，不符合题意，C错误；由图示图象D可知，12过程，是等容过程，p与T成正比，p与T均增大，23过程，是等压变化，压强p不变，体积V减小，由盖吕萨克定律可知，温度T降低；由题图中pT图象可知，31过程，是等温变化，温度T不变，压强p减小，由玻意耳定律可知，体积V变大，符合题意，D正确。 AA部分气体的体积比B部分小 BA、B直线的延长线将相交于T轴上的同一点 CA、B气体温度改变相同时，压强改变量相同 DA、B气体温度改变量相同时，A部分气体压强改变量较大类题演练类题演练 4 ABD