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第2节固体液体气体-2-一、固体1.分类:固体分为晶体和非晶体两类。晶体分单晶体和多晶体。2.晶体与非晶体的比较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-3-二、液体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。(3)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。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。-4-三、饱和汽湿度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.湿度(1)绝对湿度:空气中所含水蒸气的压强。(2)相对湿度:空气的绝对湿度与同一温度下水的饱和汽压之比。(3)相对湿度公式相对湿度=水蒸气的实际压强同温度水的饱和汽压。-5-四、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-6-2.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:。(3)国际单位:帕斯卡,符号:Pa,1Pa=1N/m2。p=𝐹𝑆-7-3.气体实验定律玻意耳定律查理定律盖—吕萨克定律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p1V1=p2V2𝑝1𝑇1=𝑝2𝑇2或𝑝1𝑝2=𝑇1𝑇2𝑉1𝑇1=𝑉2𝑇2或𝑉1𝑉2=𝑇1𝑇2-8-4.理想气体状态方程(1)理想气体:在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体。(2)理想气体状态方程:𝑝1𝑉1𝑇1=𝑝2𝑉2𝑇2,或𝑝𝑉𝑇=C。-9-1.教材上是如何把“气体体积一定时,各种气体的压强与摄氏温度之间的线性关系”转化为正比例关系的?提示由于将各种气体的压强与摄氏温度的线性关系图线反向延长,均交于t=-273℃处,因此把压强的坐标轴移到-273℃处,并引入新的温标(热力学温标),-273℃为0K,这样,各种气体的压强与热力学温度均成正比例关系。-10-2.综合分析热力学第一定律与气体实验定律问题时的结合点。提示(1)热力学第一定律适用于固体、液体、气体,而气体实验定律、状态方程均适用于理想气体。研究理想气体状态变化问题时,应先根据气体定律判断三个状态参量的变化,再依据温度的变化确定内能的变化,依据气体体积的变化确定做功情况,依据内能的变化及做功情况确定过程是吸热还是放热。(2)注意理想气体分子间分子力为零,分子势能为零,所以理想气体的内能等于分子动能的总和,而温度是分子平均动能的标志,因此一定质量的某种理想气体的内能只由温度决定;非理想气体分子之间存在分子力,因此分子势能不可忽略。-11-考点一考点二考点三考点四考点一固体和液体的性质(师生共研)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。-12-考点一考点二考点三考点四2.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,分子势能大于液体内部的分子势能。(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。-13-考点一考点二考点三考点四例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解析解析关闭将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒仍是晶体,故选项A错误;单晶体具有各向异性,有些单晶体沿不同方向上的光学性质不同,故选项B正确;金刚石和石墨由同种元素构成,但由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体,故选项C正确;晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化,如天然水晶是晶体,熔融过的水晶(即石英玻璃)是非晶体,也有些非晶体在一定条件下可转化为晶体,故选项D正确;晶体在熔化过程中,温度不变,但内能改变,故选项E错误。答案解析关闭BCD-14-考点一考点二考点三考点四例2(多选)下列说法正确的是()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答案解析解析关闭水中花粉的布朗运动,反映的是水分子的热运动规律,则A项错误;正是表面张力使空中雨滴呈球形,则B项正确;液晶的光学性质是各向异性,液晶显示器正是利用了这种性质,C项正确;高原地区大气压较低,对应的水的沸点较低,D项错误;因为纱布中的水蒸发吸热,在同样环境下湿泡温度计显示的温度较低,E项正确。答案解析关闭BCE-15-考点一考点二考点三考点四特别提醒对晶体的理解四点提示(1)单晶体的各向异性使晶体的某些物理性质显示各向异性。(2)不能从形状上区分晶体与非晶体。(3)晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化。(4)液晶既不是晶体也不是液体。-16-考点一考点二考点三考点四突破训练1.(多选)(2016·广东联考)下列说法正确的是()A.气体的内能是分子热运动的平均动能与分子间势能之和B.气体的温度变化时,气体分子的平均动能一定改变C.晶体有固定的熔点且物理性质各向异性D.在完全失重的环境中,空中的水滴是个标准的球体E.金属在各个方向具有相同的物理性质,但它是晶体答案解析解析关闭由热力学知识知,气体的内能是所有分子热运动的动能与分子间势能之和,A错误;气体的温度变化时,气体分子的平均动能变化,B正确;晶体分为单晶体和多晶体,单晶体具有各向异性,多晶体是各向同性的,C错误;完全失重情况下,在液体表面张力作用下,液体各方向的力都一样,所以会成为一个标准的球形,D正确;通常金属在各个方向具有相同的物理性质,它为多晶体,E正确。答案解析关闭BDE-17-考点一考点二考点三考点四考点二气体压强的产生与计算(多维探究)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,作用在器壁单位面积上的压力叫作气体的压强。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。-18-考点一考点二考点三考点四3.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。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。-19-考点一考点二考点三考点四考向1气体压强的产生例3(多选)(2016·河北唐山模拟)对于一定质量的理想气体,下列论述正确的是()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E.若气体体积减小,温度升高,单位时间内分子对器壁的撞击次数增多,平均撞击力增大,因此压强增大答案解析解析关闭气体压强的大小与气体分子的平均动能和单位体积内的分子数两个因素有关。若单位体积内分子数不变,当分子热运动加剧时,决定压强的两个因素中一个不变,一个增大,故气体的压强一定变大,A对、B错;若气体的压强不变而温度降低,只有增大单位体积内的分子个数才能实现,故C对、D错;由气体压强产生原因知,E对。答案解析关闭ACE-20-考点一考点二考点三考点四考向2气体压强的计算例4若已知大气压强为p0,图中各装置均处于静止状态,液体密度均为ρ,求被封闭气体的压强。答案解析解析关闭在题图甲中,以高为h的液柱为研究对象,由二力平衡知p甲S+ρghS=p0S所以p甲=p0-ρgh在题图乙中,以B处液面为研究对象,由平衡方程F上=F下有p乙S+ρghS=p0S所以p乙=p0-ρgh在图丙中,仍以B处液面为研究对象,有p丙S+ρghsin60°·S=p0S所以p丙=p0-32ρgh在题图丁中,以液面A处为研究对象,由二力平衡得p丁S=(p0+ρgh1)S所以p丁=p0+ρgh1。答案解析关闭甲:p0-ρgh乙:p0-ρgh丙:p0-32ρgh丁:p0+ρgh1-21-考点一考点二考点三考点四例5如图所示,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)答案解析解析关闭选取汽缸和活塞整体为研究对象,相对静止时有F=(M+m)a再选活塞为研究对象,根据牛顿第二定律有pS-p0S=ma解得p=p0+𝑚𝐹𝑆(𝑀+𝑚)。答案解析关闭p0+𝑚𝐹𝑆(𝑀+𝑚)-22-考点一考点二考点三考点四方法归纳确定封闭气体压强的方法液体柱和汽缸静止时,用“平衡法”确定压强;液体柱和汽缸有加速度时,用牛顿第二定律确定压强。-23-考点一考点二考点三考点四突破训练2.如图所示,一个横截面积为S的圆筒形容器竖直放置,金属圆块A的上表面是水平的,下表面是倾斜的,下表面与水平面的夹角为θ,圆块的质量为m,不计圆块与容器内壁之间的摩擦,若大气压强为p0,则被圆块封闭在容器中的气体的压强p为()A.p0+mg𝑐𝑜𝑠θSB.p0𝑐𝑜𝑠θ+mgS𝑐𝑜𝑠θC.p0+mg𝑐𝑜𝑠2𝜃SD.p0+mgS答案解析解析关闭对圆块进行受力分析:重力mg,大气压向下的作用力p0S,封闭气体对它斜向上的作用力𝑝𝑆cos𝜃,容器侧壁的作用力F1和F2,如图所示。由于不需要求出侧壁的作用力,所以只考虑竖直方向合力为零,就可以求被封闭的气体压强。圆块在竖直方向上受力平衡,故有p0S+mg=𝑝𝑆cos𝜃cosθ,即p=p0+𝑚𝑔𝑆,D正确。答案解析关闭D-24-考点一考点二考点三考点四3.(2016·河北廊坊期末)如图所示,一圆筒形汽缸静止于地面上,汽缸的质量为m0,活塞(连同手柄)的质量为m,汽缸内部的横截面积为S,大气压强为p0,平衡时汽缸内的容积为V。现用手握住活塞手柄缓慢