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热学第十二章第2讲气体、固体与液体一、固体与液体1．晶体和非晶体01主干回顾·强化根基分类比较项目晶体非晶体单晶体多晶体外形规则不规则__________熔点确定________不确定不规则确定分类比较项目晶体非晶体单晶体多晶体物理性质各向异性____________各向同性原子排列有规则晶粒的排列__________无规则转化晶体和非晶体在____________下可以相互转化典型物质石英、云母、明矾、________玻璃、橡胶各向同性无规则一定条件食盐2．晶体的微观结构(1)结构特点：组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地在空间排列．(2)用晶体的微观结构特点解释晶体的特点现象原因晶体有规则的外形由于内部微粒__________的排列晶体各向异性由于内部从任一结点出发在不同方向的相同距离上的微粒数________晶体的多形性由于组成晶体的微粒可以形成不同的____________有规则不同空间点阵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．异性流动性液体晶体杂乱无章4．液体的表面张力现象(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)作用液体的表面张力使液面具有收缩到表面积________的趋势．(3)方向表面张力跟液面________，且跟这部分液面的分界线________.(4)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二、气体1．气体分子运动的特点速率按“__________、__________”分布2．气体压强(1)产生的原因由于大量分子无规则运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁______________的压力叫做气体的压强．(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____________.中间多两头少单位面积上体积密集程度3．理想气体(1)宏观上讲，理想气体是指在任何条件下始终遵守________________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，即分子间无____________.气体实验定律分子势能4．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，其体积与热力学温度成正比表达式p1V1＝p2V2p1T1＝p2T2或__________V1T1＝V2T2或__________图象p1p2＝T1T2V1V2＝T1T25．理想气体的状态方程一定质量的理想气体的状态方程：p1V1T1＝P2V2T2或pVT＝C．1．关于晶体和非晶体的说法，正确的是()A．所有的晶体都表现为各向异性B．晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属一定是非晶体C．大粒盐磨成细盐，就变成了非晶体D．所有的晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点解析只有单晶体才表现为各向异性，故A错；单晶体有规则的几何形状，而多晶体无规则的几何形状，金属属于多晶体，故B错；大粒盐磨成细盐，而细盐是形状规则的晶体，在放大镜下能清楚地观察到，故C错；晶体和非晶体的一个重要区别，就是晶体有确定的熔点，而非晶体无确定的熔点，故D对．D2．下列说法正确的是()A．液晶是晶体B．液晶是液体C．液晶是固体D．液晶既不是固体也不是液体解析液晶既不是固体，也不是液体．D3．(多选)下列说法正确的有()A．表面张力的作用是使液体表面伸张B．表面张力的作用是使液体表面收缩C．有些小昆虫能在水面自由行走，这是由于有表面张力的缘故D．用滴管滴液滴，滴的液滴总是球形，这是由于表面张力的缘故解析表面张力的作用效果是使液体表面收缩，由于表面张力，被压弯的液面收缩，使小昆虫浮在液面上；由于表面张力使液滴收缩成球形．BCD解析由题图可得，体积V减小，温度T增大，由公式pVT＝C得压强p一定增大．4．如图所示，一定量的理想气体从状态a沿直线变化到状态b，在此过程中，其压强()A．逐渐增大B．逐渐减小C．始终不变D．先增大后减小A5．右图是氧气分子在不同温度(0℃和100℃)下的速率分布，由图可得信息()A．同一温度下，氧气分子呈现出“中间多，两头少”的分布规律B．随着温度的升高，每一个氧气分子的速率都增大C．随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占的比例高D．随着温度的升高，氧气分子的平均速率变小A解析由图可知，0℃和100℃氧气分子速率都呈现“中间多两头少”的分布特点．故A正确；温度是分子热运动平均动能的标志，是大量分子运动的统计规律，对单个的分子没有意义，所以温度越高，平均动能越大，故平均速率越大，但不是所有分子运动速率变大，故B错误；由图可知，随着温度的升高，氧气分子中速率小的分子所占比例变低，故C错误；由图可知，随着温度的升高，氧气分子的平均速率增大，故D错误．02核心考点·探究突破考点一固体和液体性质的理解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．只要具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体；4．单晶体具有天然规则的几何外形，而多晶体和非晶体没有天然规则的几何外形，所以不能从形状上区分晶体与非晶体；5．晶体和非晶体不是绝对的，在某些条件下可以相互转化；6．液晶既不是晶体也不是液体．[例1](2015·全国卷Ⅰ·33改编)(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，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体BCD解析晶体有固定的熔点，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，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；同种元素构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，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．1．(多选)关于液晶，下列说法正确的是()A．因为液晶是介于晶体与液体之间的中间态，所以液晶，实际上是一种非晶体B．液晶具有液体的流动性，是因为液晶分子尽管有序排列，但却位置无序，可自由移动C．任何物质在任何条件下都可以存在液晶态D．天然存在的液晶很少，多数液晶是人工合成的BD解析液晶是一种介于晶体与液体之间的中间态，它不是晶体更不是非晶体；液晶分子的排列像晶体分子一样排列有序，但是它们又像液体分子一样可以自由运动，没有固定的位置，即位置无序，所以液晶具有流动性．并不是所有的物质都有液晶态；天然存在的液晶很少，多数晶体是人工合成的，目前已达到5000多种，由上述可知选项B、D正确．2．做这样的实验：如图所示，先把一个棉线圈拴在铁丝环上，再把环在肥皂水里浸一下，使环上布满肥皂的薄膜．如果用热针刺破棉线圈里那部分薄膜，则棉线圈将成为()A．椭圆形B．长方形C．圆形D．任意形状解析用热针刺破棉线里那部分薄膜，则棉线圈将成为圆形，这正是由于表面张力作用产生的收缩效果．C3．一块密度和厚度都均匀分布的矩形被测样品，长AB是宽AC的两倍，如图所示．若用多用电表沿两对称轴O1O1′和O2O2′测其电阻，阻值关系为R1＝R2，则这块样品可能是()A．单晶体B．多晶体C．非晶体D．以上说法全错解析假设该物质沿各方向电阻率相同，根据电阻定律R＝ρLS可知：R1＝2R2，而测得R1＝R2，说明沿O1O1′和O2O2′方向电阻率不同，即表现出各向异性的物理性质，故A正确．A考点二气体压强的计算与气体实验定律的应用1．气体压强的计算(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．如图甲和图乙．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．如图所示．气体B和A的压强关系可由图中虚线所示的等高线联系起来．则有pB＋ρgh2＝pA．(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、汽缸为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求出封闭气体的压强．2．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3．两个重要的推论(1)查理定律的推论：Δp＝p1T1ΔT.(2)盖－吕萨克定律的推论：ΔV＝V1T1ΔT.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)[例2]若已知大气压强为p0，在图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；在图乙中，以B液面为研究对象，由平衡方程F上＝F下有：pAS＋ρghS＝p0Sp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；在图戊中，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)．[例3](2018·全国卷Ⅲ·33(2))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，左边气体的压强为12.0cmHg.现将U形管缓慢平放在水平桌面上，没有气体从管的一边通过水银逸入另一边．求U形管平放时两边空气柱的长度．在整个过程中，气体温度不变．答案22.5cm7.5cm解析设U形管两端竖直朝上时，左、右两边气体的压强分别为p1和p2.U形管水平放置时，两边气体压强相等，设为p.此时原左、右两边气柱长度分别变为l′1和l′2.由力的平衡条件有p1＝p2＋ρg(l1－l2)①式中ρ为水银密度，g为重力加速度大小．由玻意耳定律有p1l1＝pl′1②p2l2＝pl′2③两边气柱长度的变化量大小相等l′1－l1＝l2－l′2④由①②③④式和题给条件得l′1＝22.5cml′2＝7.5cm利用气体实验定律及气态方程解决问题的基本思路4．如图所示，竖直圆筒是固定不动的，粗筒横截面积是细筒的3倍，细筒足够长，粗筒中A、B两轻质活塞间封有气体，气柱长L＝20cm.活塞A上方的水银深H＝10cm，两活塞与筒壁间的摩擦不计，用外力向上托住活塞B，使之处于平衡状态，水银面与粗筒上端相平．现使活塞B缓慢上移，直至水银的一半被推入细筒中，若大气压强p0相当于75cm高的水银柱产生的压强，则此时封闭气体的压强为()A．100cmHgB．95cmHgC．85cmHgD．75cmHgB解析当