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固体、液体与气体一、物态和物态变化1．固体单晶体多晶体非晶体外形①______不规则不规则熔点确定②______③______物理性质④______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【重点提示】(1)同一种物质在不同的条件下可能是晶体也可能是非晶体．(2)晶体中的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．(3)只要具有各向异性的物体必是晶体，而且是单晶体，反之，晶体中的多晶体为各向同性，另外，只有一定熔点的物体一定是晶体，包括单晶体和多晶体，反之一定为非晶体．2．液体的表面张力(1)作用：液体的表面张力使液面具有⑤______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⑥______.3．液晶(1)物理性质：①具有液体的⑦______性．②具有晶体的光学各向⑧______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．(2)应用：①利用液晶上加电压时，旋光特性消失，实现⑨______功能，如电子手表、计算器、微电脑等．②利用温度改变时，液晶颜色会发生改变的性质来测温度．二、气体1．气体分子运动的特点(1)气体分子间距较⑩______，分子力可以⑪______，因此分子间除碰撞外不受其他力的作用，故气体能充满⑫______.(2)分子做无规则运动，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⑬________，速率大的分子数⑭________，分子的平均速率将⑮________，但速率分布规律⑯________.2．三个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，其体积与热力学温度成正比表达式⑰______⑱______⑲______图像3.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叫做理想气体．在压强不太⑳______、温度不太○21______的条件下，实际气体当成理想气体．(2)理想气体的状态方程：一定质量的理想气体状态方程：○22______或○23______.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．气体压强(1)气体压强产生的原因：是由○24______________而产生的．(2)决定气体压强的两个因素：○25____________________和○26____________________________.自我校对①规则②确定③不确定④各向异性⑤收缩⑥垂直⑦流动⑧异⑨显示⑩大⑪忽略⑫它能达到的整个空间⑬减少⑭增多⑮增大⑯不变⑰p1V1＝p2V2⑱p1T1＝p2T2⑲V1T1＝V2T2⑳大○21低○22p1V1T1＝p2V2T2○23pVT＝恒量○24大量气体分子频繁撞击器壁○25平均动能○26分子数密度一、固体和液体规律方法1．掌握常见晶体和非晶体物质，知道单晶体和多晶体的异同点，多晶体和非晶体的异同点，能从外形、熔点和物理性质上区分它们．2．晶体有固定的熔点和各向异性是由于晶体分子的微观空间点阵和沿不同方向分子排列不同造成的．3．液体的浸润和不浸润现象以及毛细现象，都是附着层内的液体分子在分子力的作用下使液体表面扩展和收缩的结果，浸润时附着层内的分子力是斥力，液体表面扩张，液面是凹面；不浸润时，附着层内的分子力是引力，液体表面收缩，液面是凸面．4．液体的表面张力是液体表面内的分子之间分子力是引力的宏观表现，它使液体表面具有收缩的趋势．例1(2011·福建)如图所示，曲线M、N分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔化过程，图中横轴表示时间t，纵轴表示温度T.从图中可以确定的是()A．晶体和非晶体均存在固定的熔点T0B．曲线M的bc段表示固液共存状态C．曲线M的bc段、曲线N的ef段均表示固态D．曲线M的cd段、曲线N的fg段均表示液态【解析】本题主要考查晶体和非晶体的熔化图像．意在考查考生应用图像分析问题的能力．晶体与非晶体间关键区别在于晶体存在固定的熔点，固液共存态时吸热且温度不变，而非晶体没有固定熔点，B选项正确．【答案】B例2对于液体在器壁附近的液面发生弯曲的现象，如图所示．对此有下列几种解释，正确的是()A．表面层Ⅰ内分子的分布比液体内部疏B．表面层Ⅱ内分子的分布比液体内部密C．附着层Ⅰ内分子的分布比液体内部密D．附着层Ⅱ内分子的分布比液体内部疏【解析】表面层内的分子比液体内部稀疏，分子间表现为引力，这就是表面张力，A选项正确，B选项错误；浸润液体的附着层内的液体分子比液体内部的分子密集，不浸润液体的附着层内的液体分子比液体内部的分子稀疏，而附着层Ⅰ为浸润液体，附着层Ⅱ为不浸润液体，故C、D选项均正确．【答案】ACD二、气体分子运动的特点和压强的计算方法规律方法1．气体分子运动的特点(1)气体分子间距越大，分子力可以忽略，因此分子间除碰撞外不受其他力的作用，故气体能充满它能达到的整个空间．(2)分子做无规则的运动，速率有大有小，大量分子的速率按“中间多，两头少”的规律分布．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．(3)某一时刻，气体分子向各个方向运动的分子数目相等．2．几种常见情况的压强计算(1)系统处于平衡状态下的气体压强计算方法：①液体封闭的气体压强的确定．平衡法：选与气体接触的液柱为研究对象进行受力分析，利用它的受力平衡，求出气体的压强．取等压面法：根据同种液体在同一水平液面处压强相等，在连通器内灵活选取等压面，由两侧压强相等建立方程求出压强．液体内部深度为h处的总压强为p＝p0＋ρgh.②固体(活塞或汽缸)封闭的气体压强的确定．由于该固体必定受到被封闭气体的压力，所以可通过对该固体进行受力分析由平衡条件建立方程，来找出气体压强与其他各力的关系．(2)加速运动系统中封闭气体压强的计算方法：一般选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．例3如右图所示，一个横截面积为S的圆管形容器竖直放置，金属圆板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，圆板的质量为M，不计圆板与容器内壁之间的摩擦，若大气压强为p0，求被圆板封闭在容器中的气体的压强p.【解析】对圆板进行受力分析：重力Mg，大气压的作用力p0S，封闭气体对它的作用力pScosθ，容器侧壁的作用力F1和F2，如右图所示．由于不需要求出侧壁的作用力，所以只考虑竖直方向合外力为零，就可以求被封闭的气体压强．圆板在竖直方向上合外力为零，有p0S＋Mg＝(pS/cosθ)cosθ，由此可得p＝p0＋Mg/S.题后反思(1)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的，气体对器壁的压力属于弹力，与器壁垂直．决定气体压强的两个因素是单位体积内的分子数和平均动能．(2)求解液体内部深度为h处的总压强时，不要忘记液面上方气体的压强．跟踪训练1(2012·西安质检)如图所示，一根竖直的弹簧支持着一倒立气缸的活塞，使气缸悬空且静止．设活塞与气缸壁间无摩擦且不漏气，气缸壁导热性能良好，使气缸内气体的温度保持与外界大气温度相同，且外界气温不变．若外界大气压增大，则下列结论正确的是()A．气缸的上底面距地面的高度将增大，气缸内气体分子的平均动能不变B．气缸的上底面距地面的高度将减小，气缸内气体的压强变大C．活塞距地面的高度将不变，气缸内单位体积的气体分子数增加，外界对气体做功D．弹簧将缩短一些，气缸内气体分子在单位时间内撞击活塞的次数增多诱思启导(1)气缸在竖直方向受什么力？(2)决定气体压强的两个因素是什么？【答案】B【解析】气缸受重力mg、大气向下的压力p0S，内部气体向上支持力pS，由平衡条件得mg＋p0S＝pS，则p＝p0＋mqS，若外界大气压p0增大，则p增大，因气体温度不变，平均动能不变，单位体积内的分子数增大，气体体积应减小，气缸上底面距地面高度减小，A选项错误；B选项正确．气缸压缩，对气体做功，因温度始终不变，故内能不变，向外放出热量．对气缸及活塞整体有kx＝Mg，x＝Mgk不变，因气体单位体积内的分子数增大，故单位时间内对活塞撞击的分子数增大，C、D选项错误．三、气体实验定律、理想气体状态方程的应用规律方法1．三个实验定律及其微观解释(1)玻意耳定律：①数学表达式：p1V1＝p2V2或pV＝C(常数)．②微观解释：一定质量的理想气体，分子的总数是一定的，在温度保持不变时，分子的平均动能保持不变，气体的体积减小到原来的几分之一，气体的密度就增大到原来的几倍，因此压强就增大到原来的几倍，反之亦然，所以气体的压强与体积成反比．(2)查理定律：①数学表达式：p1p2＝T1T2或p1T1＝p2T2或pT＝C(常数)．②微观解释：一定质量的理想气体，说明气体总分子数N不变；气体体积V不变，则单位体积内的分子数不变；当气体温度升高时，说明分子的平均动能增大，则单位时间内跟器壁单位面积上碰撞的分子数增多，且每次碰撞器壁产生的平均冲力增大，因此气体压强p将增大．③推论：Δp＝p1T1ΔT.(3)盖—吕萨克定律：①数学表达式：V1V2＝T1T2或V1T1＝V2T2或VT＝C(常数)．②微观解释：一定质量的理想气体，当温度升高时，气体分子的平均动能增大；要保持压强不变，必须减小单位体积内的分子个数，即增大气体的体积．③推论：ΔV＝V1T1ΔT.2．在应用气体实验定律解题时，首先应选取一定质量的理想气体作为研究对象，然后确定气体做的是等压变化、等容变化，还是等温变化，选定始末状态参量和合适的定律列方程求解．3．理想气体状态方程的适用对象是描述一定质量的理想气体三个参量均发生变化，当然两个参量变化也适用．它的适用范围比气体的实验定律更大一些．例4(2012·课标全国)如图，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．A内为真空，B和C内都充有气体．U形管内左边水银柱比右边的低60mm.打开阀门S，整个系统稳定后，U形管内左右水银柱高度相等．假设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积．(1)求玻璃泡C中气体的压强(以mmHg为单位)；(2)将右侧水槽的水从0℃加热到一定温度时，U形管内左右水银高度差又为60mm，求加热后右侧水槽的水温．【解析】(1)在打开阀门S前，两水槽水温均为T0＝273K．设玻璃泡B中气体的压强为p1，体积为VB，玻璃泡C中气体的压强为pC，依题意，有p1＝pC＋Δp①式中Δp＝60mmHg.打开阀门S后，两水槽水温仍为T0，设玻璃泡B中气体的压强为pB，依题意，有pB＝pC②玻璃泡A和B中气体的体积为V2＝VA＋VB③根据玻意耳定律，得p1VB＝pBV2④联立①②③④式，并代入题给数据得pC＝VBVAΔp＝180mmHg⑤(2)当右侧水槽的水温加热到T′时，U形管左右水银柱高度差为Δp，玻璃泡C中气体的压强为pC′＝pB＋Δp⑥玻璃泡C的气体体积不变，根据查理定律，得pCT0＝pC′T′⑦联立②⑤⑥⑦式，并代入题给数据得T′＝364K题后反思(1)应用气体实验定律时，要注意所选取的研究对象——气体，质量必须保持不变，这是三定律成立的前提．(2)审题中，要先弄清气体的三个参量中哪个不变还是都发生了变化，以便于选取合适的规律求解．跟踪训练2如图，上端开口的圆柱形气缸竖直放置，截面积为5×10－3m2，一定质量的气体被质量为2.0kg的光滑活塞封闭在气缸内，其压强为________Pa(大气压强取1.01×105Pa，g取10m/s2)．若从初温27℃开始加热气体，使活塞离气缸底部的高度由0.5m缓慢变为0.51m，则此时气体的温度为________℃.诱思启导