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基础课31固体、液体与气体-2-知识点一知识点二知识点三知识点四晶体与非晶体比较项晶体非晶体单晶体多晶体外形规则不规则不规则熔点确定不确定物理性质各向各向同性各向原子排列有规则,但多晶体每个晶体间的排列无规则无规则形成与转化有的物质在不同条件下能够形成的形态,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也可转化为晶体典型物质石英、云母、食盐、硫酸铜玻璃、蜂蜡、松香异性同性不同-3-知识点一知识点二知识点三知识点四注意:(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。-4-知识点一知识点二知识点三知识点四液体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。(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。收缩垂直-5-知识点一知识点二知识点三知识点四饱和汽湿度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:液体的饱和汽压与温度有关,温度越高,饱和汽压,且饱和汽压与饱和汽的体积无关。提醒:水的饱和汽压指的只是空气中水蒸气的分气压,与其他气体的压强无关。动态平衡饱和状态压强越大-6-知识点一知识点二知识点三知识点四3.湿度(1)定义:空气的程度。(2)描述湿度的物理量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的百分比。注意:(1)人对空气干湿程度的感觉是由相对湿度决定的,相对湿度较大时,空气的绝对湿度不一定大。(2)相对湿度和绝对湿度与温度都有关系。在绝对湿度不变的情况下,温度越高,相对湿度越小,人感觉越干燥;温度越低,相对湿度越大,人感觉越潮湿。干湿-7-知识点一知识点二知识点三知识点四气体分子运动的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-8-知识点一知识点二知识点三知识点四2.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。(2)大小:气体的压强在数值上等于气体作用在的压力。公式:p=。(3)国际单位:,符号:Pa,1Pa=1N/m2。压力单位面积上𝐹𝑆帕斯卡-9-知识点一知识点二知识点三知识点四3.气体实验定律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或或p1V1=p2V2𝑝1𝑇1=𝑝2𝑇2𝑝1𝑝2=𝑇1𝑇2𝑉1𝑇1=𝑉2𝑇2𝑉1𝑉2=𝑇1𝑇2-10-知识点一知识点二知识点三知识点四4.理想气体状态方程(1)理想气体:在任何温度、任何下都遵从气体实验定律的气体。(2)理想气体状态方程:p1V1T1=,或pVT=C。压强𝑝2𝑉2𝑇2-11-考点一考点二考点三考点四固体和液体(自主悟透)1.单晶体、多晶体、非晶体的区别三者的区别主要在以下三个方面:有无规则的几何外形;有无固定的熔点;各向同性还是各向异性。单晶体有规则的几何外形;单晶体和多晶体有固定的熔点;多晶体和非晶体表现出各向同性。2.分析液体现象注意四点(1)液体表面层分子间距较大,表现为引力,其效果使表面积尽量收缩;(2)沸腾发生在液体内部和表面,蒸发发生在液体表面;(3)未饱和汽压及饱和汽压与大气压无关,与体积无关;(4)人们感觉到的湿度是相对湿度而非绝对湿度。-12-考点一考点二考点三考点四思维训练1.(2018·天津静海区模拟)(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.由同种元素组成的固体,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,某些晶体可以转化为非晶体,某些非晶体也可以转化为晶体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晶体有固定的熔点,并不会因为颗粒的大小而改变,即使敲碎为小颗粒,仍旧是晶体,A错误;固体分为晶体和非晶体两类,有些晶体在不同方向上光学性质不同,表现为晶体具有各向异性,B正确;同种元素组成的固体可能由于原子的排列方式不同而形成不同的晶体,如金刚石和石墨,C正确;晶体的分子排列结构如果遭到破坏就可能形成非晶体,反之亦然,D正确;熔化过程中,晶体要吸热,温度不变,但是内能增大,E错误。答案解析关闭BCD-13-考点一考点二考点三考点四2.(多选)下列说法正确的是()A.悬浮在液体中的微粒越小,在液体分子的撞击下越容易保持平衡B.荷叶上的小水珠呈球形是由于液体表面张力的作用C.物体内所有分子的热运动动能之和叫物体的内能D.当人们感到潮湿时,空气的绝对湿度不一定较大E.一定质量的理想气体先经等容降温,再经等温压缩,压强可以回到初始的数值答案解析解析关闭做布朗运动的微粒越小,在液体分子的撞击下越不容易保持平衡,A错误;荷叶上的小水珠呈球形是由于液体表面张力的作用,B正确;物体内所有分子的热运动动能之和与分子势能的总和叫物体的内能,C错误;潮湿与空气的相对湿度有关,与绝对湿度无关,当人们感到潮湿时,空气的绝对湿度不一定较大,D正确;根据理想气体的状态方程𝑝𝑉𝑇=C可知,一定质量的理想气体先经等容降温,压强减小;再经等温压缩,压强又增大,所以压强可以回到初始的数值,E正确。答案解析关闭BDE-14-考点一考点二考点三考点四气体压强的计算方法(师生共研)1.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。2.平衡条件法选取与气体接触的液柱或固体(活塞或汽缸)为研究对象,对其进行受力分析,然后根据平衡条件列平衡方程进行求解。适用于系统处于平衡状态下,封闭气体压强的计算。3.应用牛顿第二定律选取封闭物(如封闭气体的液柱、活塞、汽缸等)为研究对象,对其进行受力分析,然后应用牛顿第二定律列方程求解。-15-考点一考点二考点三考点四例1下图中两个汽缸质量均为m0,内部横截面积均为S,两个活塞的质量均为m,左边的汽缸静止在水平面上,右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下,两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气A、B,大气压强为p0,重力加速度为g,封闭气体A、B的压强各多大?思维点拨两种情况下,是对活塞受力分析还是对汽缸受力分析?提示左边图对活塞受力分析,右边图对汽缸受力分析。-16-考点一考点二考点三考点四解析题图甲中选活塞为研究对象,受力分析如图丙所示,由平衡条件知pAS=p0S+mg,得pA=p0+𝑚𝑔𝑆题图乙中选汽缸为研究对象,受力分析如图丁所示,由平衡条件知p0S=pBS+m0g,得pB=p0-𝑚0𝑔𝑆。答案p0+𝑚𝑔𝑆p0-𝑚0𝑔𝑆-17-考点一考点二考点三考点四例2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,重力加速度为g,求各被封闭气体的压强。-18-考点一考点二考点三考点四解析在图甲中,以高为h的液柱为研究对象,由平衡条件知p甲S+ρghS=p0S所以p甲=p0-ρgh在图乙中,以B液面为研究对象,由平衡条件知pAS+ρghS=p0Sp乙=pA=p0-ρgh在图丙中,以B液面为研究对象,由平衡条件有pA'S+ρghsin60°·S=p0S所以p丙=pA'=p0-ρgh在图丁中,以液面A为研究对象,由平衡条件得p丁S=(p0+ρgh1)S所以p丁=p0+ρgh1。32答案甲:p0-ρgh乙:p0-ρgh丙:p0-ρgh丁:p0+ρgh132-19-考点一考点二考点三考点四方法归纳(1)在气体流通的区域,各处压强相等,如容器与外界相通,容器内外压强相等;用细管相连的容器,平衡时两边气体压强相等。(2)液体内深为h处的总压强p=p0+ρgh,式中的p0为液面上方的压强。(3)连通器内静止的液体,同种液体在同一水平面上各处压强相等。(4)求用固体(如活塞)或液体(如液柱)封闭在静止的容器内的气体压强,应对固体或液体进行受力分析,然后根据平衡条件求解。(5)当封闭气体所在的系统处于力学非平衡的状态时,欲求封闭气体的压强,首先选择恰当的对象(如与气体关联的液柱、活塞等),并对其进行正确的受力分析(特别注意内、外气体的压力),然后根据牛顿第二定律列方程求解。-20-考点一考点二考点三考点四思维训练如图所示,光滑水平面上放有一质量为m0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,活塞横截面积为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,此时缸内封闭气体的压强是多少?(已知外界大气压为p0)-21-考点一考点二考点三考点四解析以汽缸和活塞这一整体为研究对象,受力分析如图甲所示,根据牛顿第二定律:F=(m0+m)a以活塞为研究对象,受力分析如图乙所示pS-p0S=ma甲乙两式联立得p=p0+𝐹𝑚𝑆(𝑚0+𝑚)。答案p0+𝐹𝑚𝑆(𝑚0+𝑚)-22-考点一考点二考点三考点四气体实验定律和理想气体的状态方程(师生共研)1.三大气体实验定律(1)玻意耳定律(等温变化):p1V1=p2V2或pV=C(常数)。(2)查理定律(等容变化):p1T1=p2T2或pT=C(常数)。(3)盖—吕萨克定律(等压变化):V1T1=V2T2或VT=C(常数)。-23-考点一考点二考点三考点四2.利用气体实验定律及气态方程解决问题的基本思路-24-考点一考点二考点三考点四考向1气体实验定律的基本应用例1如图所示,一粗细均匀的U形管竖直放置,A侧上端封闭,B侧上端与大气相通,下端开口处开关S关闭;A侧空气柱的长度为l=10.0cm,B侧水银面比A侧的高h=3.0cm。现将开关S打开,从U形管中放出部分水银,当两侧水银面的高度差为h1=10.0cm时将开关S关闭。已知大气压强p0相当于75.0cm高水银柱产生的压强,水银的密度用ρ水银表示。(1)求放出部分水银后A侧空气柱的长度;(2)此后再向B侧注入水银,使A、B两侧的水银面达到同一高度,求注入的水银在管内的长度。-25-考点一考点二考点三考点四思维点拨如何求封闭气体的压强?提示对高出的水银受力分析求解。-26-考点一考点二考点三考点四解析(1)设A侧空气柱长度l=10.0cm时的压强为p;当两侧水银面的高度差为h1=10.0cm时,空气柱的长度为l1,压强为p1。由玻意耳定律得pl=p1l1①由力学平衡条件得p=p0+ρ水银gh②打开开关S放出水银的过程中,B侧水银面处的压强始终为p0,而A侧水银面处的压强随空气柱长度的增加逐渐减小,B、A两侧水银面的高度差也随之减小,直至B侧水银面低于A侧水银面h1为止。由力学平衡条件有p1=p0-ρ水银gh1③联立①②③式,并代入题给数据得l1=12.0cm。④-27-考点一考点二考点三考点四(2)当A、B两侧的水银面达到同一高度时,设A侧空气柱的长度为l2,压强为p2。由玻意耳定律得pl=p2l2⑤由力学平衡条件有p2=p0⑥联立②⑤⑥式,并代入题给数据得l2=10.4cm⑦设注入的水银在管内的长度为Δh,依题意得Δh=2(l1-l2)+h1⑧联立④⑦⑧式,并代入题给数据得Δh=13.2cm。答案(1)12.0cm(2)13.2cm-28-考点一考点二考点三考点四考向2关联气体问题分析例2(2018·全国Ⅲ卷)在两端封闭、粗细均匀的U形细玻璃管内有一段水银柱,水银柱的两端各封闭有一段空气。当U形管两端竖直朝上时,左、右两边空气柱的长度分别为l1=18.0cm和l2=12.0cm,左边气体的压强相当于12.