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第2讲固体、液体和气体一固体二液体三饱和汽湿度基础过关四气体五理解气体状态方程考点一固体液体考点二气体压强的产生和计算考点三气体实验定律考点突破考点四理想气体状态方程基础过关一、固体1.分类:固体分为①晶体和②非晶体两类。晶体分③单晶体和④多晶体。2.晶体与非晶体的比较晶体非晶体单晶体多晶体外形规则不规则⑤不规则熔点固定固定不固定物理性质各向⑥异性各向同性各向⑦同性排列⑧有规则无规则无规则形成与转化有的物质在不同条件下能够生成不同的晶体。同种物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现,有些晶体在一定条件下可以转化为非晶体,有些非晶体在一定条件下也可以转化为晶体典型物质石英、云母、食盐、硫酸铜玻璃、蜂蜡、松香二、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⑨收缩到表面积最小的趋势。(2)方向:表面张力跟液面相切,且跟这部分液面的分界线⑩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.液晶的物理性质具有液体的 流动性,具有晶体的光学的 各向异性。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.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。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。3.湿度(1)绝对湿度:空气中所含水蒸气的压强。(2)相对湿度:空气中水蒸气的压强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s100%pBp四、气体1.气体分子运动的特点(1)气体分子间距较 大,分子力可以 忽略,因此可以认为气体分子间除碰撞外不受其他力的作用,故气体能充满 整个空间。(2)分子做无规则的运动,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 减少,速率大的分子数 增多,分子的平均速率将 增大,但速率分布规律 不变。2.气体的压强(1)产生原因由于大量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。(2)决定因素a.宏观上:决定于气体的 温度和 体积。b.微观上:决定于分子的 平均动能和 分子的密集程度。3.气体实验三定律玻意耳定律查理定律盖—吕萨克定律条件质量一定, 温度不变质量一定, 体积不变质量一定, 压强不变表达式 p1V1=p2V2 = = 图像 12pp12TT12VV12TT五、理想气体状态方程1.理想气体(1)宏观上讲,理想气体是指在任何温度、任何压强下始终遵从气体实验定律的气体。实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下,可视为理想气体。(2)微观上讲,理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力,分子本身没有体积,即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间。2.理想气体的状态方程(1)内容:一定质量的某种理想气体发生状态变化时,压强跟体积的乘积与热力学温度的 比值保持不变。(2)公式: = 或 =C(C是与p、V、T无关的常量)。111pVT222pVTpVT1.判断下列说法对错。(1)大块塑料粉碎成形状相同的颗粒,每个颗粒即一个单晶体。(✕)(2)单晶体的所有物理性质都是各向异性的。 (✕)(3)晶体有天然规则的几何形状,是因为晶体的物质微粒是规则排列的。 (√)(4)液晶是液体和晶体的混合物。 (√)(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,水不再蒸发和液化。 (✕)2.(多选)对下列几种固体物质的认识,正确的有 (AD)A.食盐熔化过程中,温度保持不变,说明食盐是晶体B.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面,熔化的蜂蜡呈椭圆形,说明蜂蜡是晶体C.天然石英表现为各向异性,是由于该物质的微粒在空间的排列不规则D.石墨和金刚石的物理性质不同,是由于组成它们的物质微粒排列结构不同3.液体的饱和汽压随温度的升高而增大 (D)A.其规律遵循查理定律B.是因为饱和汽的质量随温度的升高而增大C.是因为饱和汽的体积随温度的升高而增大D.是因为饱和汽密度和蒸汽分子的平均速率都随温度的升高而增大4.如图所示为一定质量理想气体的体积V与温度T的关系图像,它由状态A经等温过程到状态B,再经等容过程到状态C。设A、B、C状态对应的压强分别为pA、pB、pC,则下列关系式中正确的是 (A)A.pApB,pBpCB.pApB,pB=pCC.pApB,pBpCD.pA=pB,pBpC考点一固体液体考点突破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。2.对液体表面张力的理解作用液体的表面张力是液面各部分相互吸引的力,液体的表面张力使液面具有收缩的趋势方向表面张力是跟液面相切的,跟这部分液面的分界线垂直大小表面张力的大小与边界线长度有关。与液体的温度、液体的纯度、液体的种类有关。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1.(多选)下列说法正确的是 (BCD)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,内能也保持不变解析晶体被敲碎后,其空间点阵结构未变,仍是晶体,A项错误;单晶体光学性质各向异性,B项正确;同种元素由于空间的排列结构不同而形成不同的晶体,C项正确;如果外界条件改变了分子或原子的空间排列结构,晶体和非晶体之间可以互相转化,D项正确;在晶体熔化过程中,分子势能会发生改变,内能也会改变,E项错误。2.下列关于液体表面现象的说法中正确的是 (C)A.把缝衣针小心地放在水面上,针可以把水面压弯而不沉没,是因为针的重力小,又受到液体的浮力B.在处于失重状态的宇宙飞船中,一大滴水银会呈球状,是因为液体内分子间有相互吸引力C.玻璃管裂口放在火上烧熔,它的尖端就变圆,是因为熔化的玻璃在表面张力的作用下,表面积要收缩到最小D.飘浮在热菜汤表面上的油滴,从上面观察是圆形的,是因为油滴液体呈各向同性解析A项中的缝衣针不沉没的原因是受水的表面张力的作用;B项中的水银会呈球状是由于表面张力的作用;D项中的油滴在热菜汤表面是圆形的也是由于表面张力的作用,A、B、D错误。3.(多选)下列说法正确的是 (BCE)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解析悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了水分子的热运动,而不是反映了花粉分子的热运动,选项A错误。由于表面张力的作用使液体表面收缩,使小雨滴呈球形,选项B正确。液晶的光学性质具有各向异性,彩色液晶显示器就利用了这一性质,选项C正确。高原地区水的沸点较低是因为高原地区的大气压强较小,水的沸点随大气压强的降低而降低,选项D错误。由于液体蒸发时吸收热量,温度降低,所以湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,选项E正确。考点二气体压强的产生和计算1.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:利用在连通器中同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等的特点列方程求解。2.加速运动系统中封闭气体压强的求法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。1.如图所示,只有一端开口的U形玻璃管竖直放置,用水银封住两段空气柱Ⅰ和Ⅱ,大气压为p0,水银柱高为压强单位,那么空气柱Ⅰ的压强p1为 (D) A.p0+hB.p0-hC.p0+2hD.p0解析取左侧h高水银柱为研究对象,受力如图所示,其中p0S+Sh是右侧Ⅱ气体给左侧h高水银柱的向上压力(连通器原理),则由平衡条件知p0S+Sh=p1S+Sh,解得p1=p0,D项正确。 2.(多选)对于一定量的稀薄气体,下列说法正确的是 (BD)A.压强变大时,分子热运动必然变得剧烈B.保持压强不变时,分子热运动可能变得剧烈C.压强变大时,分子间的平均距离必然变小D.压强变小时,分子间的平均距离可能变小解析压强变大,温度不一定升高,分子热运动不一定变得剧烈,A项错误;压强不变,温度也有可能升高,分子热运动可能变得剧烈,B项正确;压强变大,体积不一定减小,分子间的距离不一定变小,C项错误;压强变小,体积可能减小,分子间的距离可能变小,D项正确。考点三气体实验定律1.气体实验定律的拓展式(1)查理定律的拓展式:Δp= ΔT。(2)盖—吕萨克定律的拓展式:ΔV= ΔT。11pT11VT2.利用气体实验定律解决问题的基本思路 3.一定质量的理想气体的不同图像的比较例1[2017课标Ⅰ,33(2),10分]如图,容积均为V的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通,阀门K2位于细管的中部,A、B的顶部各有一阀门K1、K3,B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)。初始时,三个阀门均打开,活塞在B的底部;关闭K2、K3,通过K1给汽缸充气,使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1。已知室温为27℃,汽缸导热。(ⅰ)打开K2,求稳定时活塞上方气体的体积和压强;(ⅱ)接着打开K3,求稳定时活塞的位置;(ⅲ)再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20℃,求此时活塞下方气体的压强。 答案(ⅰ) 2p0(ⅱ)B的顶部(ⅲ)1.6p02V解析(ⅰ)设打开K2后,稳定时活塞上方气体的压强为p1,体积为V1。依题意,被活塞分开的两部分气体都经历等温过程。由玻意耳定律得p0V=p1V1 ①(3p0)V=p1(2V-V1) ②联立①②式得V1= ③p1=2p0 ④2V(ⅱ)打开K3后,由④式知,活塞必定上升。设在活塞下方气体与A中气体的体积之和为V2(V2≤2V)时,活塞下气体压强为p2。由玻意耳定律得(3p0)V=p2V2 ⑤由⑤式得p2= p0 ⑥由⑥式知,打开K3后活塞上升直到B的顶部为止;此时p2为p2'= p0。23VV32(ⅲ)设加热后活塞下方气体的压强为p3,气体温度从T1=300K升高到T2=320K的等容过程中,由查理定律得 = ⑦将有关数据代入⑦式得p3=1.6p0 ⑧21'pT32pT考向1等温变化——玻意尔定律1.[2018课标Ⅰ,33(2),10分]如图,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 时,将K关闭,活塞平衡时其下方气体的体积减小了 。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。8V6V答案 解析本题考查气体实验定律、气体压强计算等知识。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p0 =p1V1 ①p0 =p2V2 ②01526pSg2V2V由已知条件得V1= + - =