搜索
第2讲固体、液体和气体知识排查固体的微观结构、晶体和非晶体液晶的微观结构1.晶体与非晶体规则分类比较晶体非晶体单晶体多晶体外形_______不规则熔点确定不确定物理性质各向_______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异性同性2.晶体的微观结构组成晶体的物质微粒有_______地、周期性地在空间排列。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。规则异性流动性液体晶体杂乱无章液体的表面张力现象1.作用液体的表面张力使液面具有收缩到表面积_______的趋势。2.方向表面张力跟液面_______，且跟这部分液面的分界线_______。3.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_______；液体的密度越大，表面张力_______。最小相切垂直越小变小越大气体分子运动速率的统计分布1.气体分子运动的特点和气体压强(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)决定因素①宏观上：决定于气体的温度和_______。②微观上：决定于分子的平均动能和分子的__________。2.气体的压强压力体积密集程度气体实验定律理想气体1.气体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，体积与热力学温度成正比表达式p1V1＝_____图象p2V2p1T1＝p2T2V1T1＝V2T2(1)理想气体：把在任何温度、任何压强下都遵从____________的气体称为理想气体。在压强不太大、温度不太低时，实际气体可以看作理想气体。理想气体的分子间除碰撞外不考虑其他作用，一定质量的某种理想气体的内能仅由______决定。(2)理想气体状态方程：_____________(质量一定)。2.理想气体状态方程p1V1T1＝p2V2T2气体实验定律温度小题速练(1)单晶体的所有物理性质都是各向异性的。()(2)草叶上的露珠呈球形是表面张力引起的。()(3)只要能增加气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以升高。()(4)若气体的温度逐渐升高，则其压强可以保持不变。()(5)一定质量的理想气体，p、V、T三个参量不可能只有一个参量变化。()答案(1)×(2)√(3)√(4)√(5)√1.思考判断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，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体2.(多选)下列说法正确的是()解析晶体敲碎为小颗粒，仍是晶体，选项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，选项B正确；同种元素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，选项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，选项D正确。答案BCD图13.[人教版选修3－3·P23·T2]如图1，向一个空的铝制饮料罐(即易拉罐)中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱(长度可以忽略)。如果不计大气压的变化，这就是一个简易的气温计。已知铝罐的容积是360cm3，吸管内部粗细均匀，横截面积为0.2cm2，吸管的有效长度为20cm，当温度为25℃时，油柱离管口10cm。(1)吸管上标刻温度值时，刻度是否应该均匀？(2)估算这个气温计的测量范围。解析(1)由于罐内气体压强始终不变，所以V1T1＝V2T2，V1T1＝ΔVΔT，ΔV＝V1T1ΔT＝362298ΔT，ΔT＝298362·SΔL由于ΔT与ΔL成正比，刻度是均匀的。(2)ΔT＝298362×0.2×(20－10)K≈1.6K故这个气温计可以测量的温度范围为(25－1.6)℃～(25＋1.6)℃即23.4℃～26.6℃。答案(1)刻度是均匀的(2)23.4℃～26.6℃固体和液体的性质1.晶体和非晶体的比较(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)凡是具有各向异性的物体必定是晶体，且是单晶体。(3)凡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。2.液体的表面张力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1.下列说法中正确的是()A.同一物质不可能呈现晶体和非晶体两种不同的形态B.单晶体和多晶体都具有各向异性的物理性质C.荷叶上的小水滴呈球形，这是表面张力使液面收缩的结果D.形成液体表面张力的原因是由于液体表层的分子分布比内部密集解析同一物质改变条件可以呈现晶体和非晶体两种不同的形态；单晶体具有各向异性的物理性质，多晶体具有各向同性的物理性质；荷叶上的小水滴呈球形，这是表面张力使液面收缩的结果；形成液体表面张力的原因是液体表层的分子分布比内部稀疏，分子之间表现为引力。故选项C正确。答案C2.(多选)(2019·安庆模拟)下列说法正确的是()A.空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果B.萘的熔点为80℃，质量相等的80℃的液态萘和80℃的固态萘具有不同的分子势能C.车轮在潮湿的地面上滚过后，车辙中会渗出水，属于毛细现象D.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，具有各向同性解析表面张力使空中雨滴呈球形，选项A正确；80℃时，液态萘凝固成固态萘的过程中放出热量，温度不变，则分子的平均动能不变，萘放出热量的过程中内能减小，而分子平均动能不变，所以一定是分子势能减小，选项B正确；由毛细现象的定义可知，选项C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，选项D错误。答案ABC封闭气体压强的计算1.封闭气体的两种常见模型(1)活塞模型(用活塞封闭一定质量的气体)(2)连通器模型(用液柱封闭一定质量的气体)(1)平衡状态下封闭气体压强的计算方法2.封闭气体压强的计算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p＝p0＋ρgh，p0为液面上方的压强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)加速状态下封闭气体压强的计算方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。图2【例1】若已知大气压强为p0，在图2中各装置均处于静止状态，图中液体密度均为ρ，求被封闭气体的压强。解析在甲图中，以高为h的液柱为研究对象，由二力平衡知pAS＋ρghS＝p0S所以p甲＝pA＝p0－ρgh在图乙中，以B液面为研究对象，由平衡方程F上＝F下有：pAS＋ρghS＝p0S，得p乙＝pA＝p0－ρgh在图丙中，仍以B液面为研究对象，有pA＋ρghsin60°＝pB＝p0所以p丙＝pA＝p0－32ρgh在图丁中，以液面A为研究对象，由二力平衡得p丁S＝(p0＋ρgh1)S，所以p丁＝p0＋ρgh1在戊图中，从开口端开始计算：右端为大气压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pb＝p0＋ρg(h2－h1)，而a气柱的压强为pa＝pb－ρgh3＝p0＋ρg(h2－h1－h3)。答案甲：p0－ρgh乙：p0－ρgh丙：p0－32ρgh丁：p0＋ρgh1戊：pa＝p0＋ρg(h2－h1－h3)pb＝p0＋ρg(h2－h1)1.如图3所示，内壁光滑的圆柱型金属容器内有一个质量为m、面积为S的活塞。容器固定放置在倾角为θ的斜面上。一定量的气体被密封在容器内，温度为T0，活塞底面与容器底面平行，距离为h。已知大气压强为p0，重力加速度为g。容器内气体压强为多大？图3解析容器内气体的压强与大气压和活塞的重力有关。活塞对气体产生的压强为p′＝mgcosθS，则容器内气体的压强p＝p0＋p′＝p0＋mgcosθS。答案p0＋mgcosθS图42.如图4所示，一汽缸水平固定在静止的小车上，一质量为m，面积为S的活塞将一定量的气体封闭在汽缸内，平衡时活塞与汽缸底相距为L。现让小车以一较小的水平恒定加速度向右运动，稳定时发现活塞相对于汽缸移动了距离d。已知大气压强为p0，不计汽缸和活塞间的摩擦；且小车运动时，大气对活塞的压强仍可视为p0；整个过程温度保持不变。求小车加速度的大小。解析设小车加速度大小为a，稳定时汽缸内气体的压强为p1，则活塞受到汽缸内外气体的压力分别为F1＝p1S，F0＝p0S由牛顿第二定律得F1－F0＝ma小车静止时，在平衡状态下，汽缸内气体的压强应为p0。由玻意耳定律得p1V1＝p0V0式中V0＝SL，V1＝S(L－d)联立以上各式得a＝p0Sdm（L－d）。答案p0Sdm（L－d）气体实验定律和理想气体状态方程的应用1.理想气体状态方程与气体实验定律的关系p1V1T1＝p2V2T2温度不变：p1V1＝p2V2（玻意耳定律）体积不变：p1T1＝p2T2（查理定律）压强不变V1T1＝V2T2（盖—吕萨克定律）注意：适用条件，一定质量的理想气体2.三个重要的推论(1)玻意耳定律的推论(分态式)：p1V1＝p2V2＋p3V3(该式反向使用同样成立)(2)查理定律的推论：Δp＝p1T1ΔT(3)盖—吕萨克定律的推论：ΔV＝V1T1ΔT【例2】[2018·全国卷Ⅰ，T33(2)]如图5，容积为V的汽缸由导热材料制成，面积为S的活塞将汽缸分成容积相等的上下两部分，汽缸上部通过细管与装有某种液体的容器相连，细管上有一阀门K。开始时，K关闭，汽缸内上下两部分气体的压强均为p0。现将K打开，容器内的液体缓慢地流入汽缸，当流入的液体体积为V8时，将K关闭，活塞平衡时其下方气体的体积减小了V6。不计活塞的质量和体积，外界温度保持不变，重力加速度大小为g。求流入汽缸内液体的质量。图5解析设活塞再次平衡后，活塞上方气体的体积为V1，压强为p1；下方气体的体积为V2，压强为p2。在活塞下移的过程中，活塞上、下方气体的温度均保持不变，由玻意耳定律得p0V2＝p1V1①p0V2＝p2V2②由已知条件得V1＝V2＋V6－V8＝1324V③V2＝V2－V6＝V3④设活塞上方液体的质量为m，由力的平衡条件得p2S＝p1S＋mg⑤联立以上各式得m＝15p0S26g⑥答案15p0S26g解析(1)设1个大气压下质量为m的空气在温度为T0时的体积为V0，密度为【例3】(2017·全国卷Ⅱ)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ρ0，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。ρ0＝mV0①在温度为T时的体积为VT，密度为ρ(T)＝mVT②由盖－吕萨克定律得V0T0＝VTT③联立①②③式得ρ(T)＝ρ0T0T④气球所受到的浮力为f＝ρ(Tb)gV⑤联立④⑤式得f＝Vgρ0T0Tb⑥(2)气球内热空气所受的重力为G＝ρ(Ta)Vg⑦联立④⑦式