第十一章第二节固体、液体和气体

1、第二节固体、液体和气体一、固体1分类：固体分为晶体和非晶体两类晶体分单晶体和多晶体2晶体与非晶体的比较单晶体多晶体非晶体外形规则不规则不规则熔点确定确定不确定物理性质各向异性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1.关于晶体和非晶体，下列说法正确的是()A有规则几何外形的固体一定是晶体B晶体的各向同性是由于组成它的微粒是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性C晶体一定具有各向异性的特点D某些物质微粒能够形成几种不同的空间分布答案：D二、液

2、体1液体的表面张力(1)作用：液体的表面张力使液面具有收缩的趋势(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(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2.下列说法正确的是()A液体表面层的分子分布比内部密B王亚平太空授课中水球的形成是液体表面张力作用的结果C液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性D液晶显示屏是利用液晶的光学各向异性制成的答案：BD三、饱和汽湿度1饱和汽与未饱和汽

3、(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：空气的绝对湿度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(B×100%)3.关于饱和汽，下面说法正确的是()A达饱和汽时液面上的气体分子的密度不断增大B达饱和汽时液面上的气体分子的密度不变C将未饱和汽转化成饱和汽可以保持温度不变，减小体积D将未饱和汽转化成饱和汽可以保持体积不变，降低温度答案：BCD四、气体1气

4、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，且时刻变化，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，速率大的分子数增加，分子的平均速率将增大，但速率分布规律不变2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p1V1p2V2图象4.(2014·高考福建卷)如图，横坐标v表示分子速率，纵坐标f(v)表示各等间隔速率区间的分子数占总分子数的百分比图中曲线能正确表示某一温度下

5、气体分子麦克斯韦速率分布规律的是()A曲线B曲线C曲线 D曲线 答案：D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)5.(2014·高考福建卷)如图为一定质量理想气体的压强p与体积V关系图象，它由状

6、态A经等容过程到状态B，再经等压过程到状态C.设A、B、C状态对应的温度分别为TA、TB、TC，则下列关系式中正确的是()ATATB，TBTCBTATB，TBTCCTATB，TBTCDTATB，TBTC答案：C考点一固体和液体的性质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液体表面张力(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)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

7、紧的弹性薄膜，分子势能大于液体内部的分子势能(3)表面张力的方向：和液面相切，垂直于液面上的各条分界线(4)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(5)表面张力的大小：跟边界线的长度、液体的种类、温度都有关系人类对物质属性的认识是从宏观到微观不断深入的过程，以下说法正确的是()A液晶的分子势能与体积有关B晶体的物理性质都是各向异性的C温度升高，每个分子的动能都增大D露珠呈球状是由于液体表面张力的作用解析液晶是一类处于液态和固态之间的特殊物质，其分子间的作用力较强，在体积发生变化时需要考虑分子间力的作用，分子势能和体积有关，A

8、正确晶体分为单晶体和多晶体，单晶体物理性质表现为各向异性，多晶体物理性质表现为各向同性，B错误温度升高时，分子的平均动能增大，但不是每一个分子动能都增大，C错误露珠由于受到表面张力的作用，表面积有收缩到最小的趋势即呈球状，D正确答案AD1.(2013·高考上海卷)液体与固体具有的相同特点是()A都具有确定的形状B体积都不易被压缩C物质分子的位置都确定D物质分子都在固定位置附近振动解析：选B.液体没有确定的形状，物质分子的位置也不确定，A、C、D均错考点二气体压强的产生与计算1产生的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，作用在器壁单位面积上的压力叫做气

9、体的压强2决定因素(1)宏观上：决定于气体的温度和体积(2)微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度3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(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4加速运动系统中封闭气体压强的求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如图所示，光滑水平面

10、上放有一质量为M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，求此时缸内封闭气体的压强p.(已知外界大气压为p0)解析选取汽缸和活塞整体为研究对象，相对静止时有：F(Mm)a再选活塞为研究对象，根据牛顿第二定律有：pSp0Sma解得：pp0.答案p02.(2014·高考浙江自选模块改编)如图所示，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.求：容器内气体

11、压强为多大？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，则容器内气体的压强pp0pp0.答案：p0考点三气体状态变化的图象问题特点示例等温过程pVpVCT(其中C为恒量)，即pV之积越大的等温线温度越高，线离原点越远ppCT，斜率kCT，即斜率越大，温度越高等容过程pTpT，斜率k，即斜率越大，体积越小等压过程VTVT，斜率k，即斜率越大，压强越小一定质量的理想气体的状态经历了如图所示的ab、bc、cd、da四个过程，其中bc的延长线通过原点，cd垂直于ab且与水平轴平行，da与bc平行，则气体体积在()Aab过程中不断增加Bbc过程中保持不变Ccd过程中不断增加D

12、da过程中保持不变解析由图象可知ab温度不变，压强减小，所以体积增大，bc是等容变化，体积不变，因此A、B正确cd体积不断减小，da体积不断增大，故C、D错误答案AB方法总结气体状态变化图象的应用技巧(1)求解气体状态变化的图象问题，应当明确图象上的点表示一定质量的理想气体的一个平衡状态，它对应着三个状态参量；图象上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程(2)在VT图象(或pT图象)中，比较两个状态的压强(或体积)大小，可以比较这两个状态到原点连线的斜率的大小，其规律是：斜率越大，压强(或体积)越小；斜率越小，压强(或体积)越大3.(1)为了将空气装入气瓶内，现将一定质

13、量的空气等温压缩，空气可视为理想气体下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是()(2)带有活塞的汽缸内封闭一定量的理想气体气体开始处于状态A，由过程AB到达状态B，后又经过程BC到达状态C，如图所示设气体在状态A时的压强、体积和温度分别为pA、VA和TA.在状态B时的体积为VB，在状态C时的温度为TC.求气体在状态B时的温度TB；求气体在状态A的压强pA与状态C的压强pC之比解析：(1)气体等温变化，有pVC(恒量)，即p与成正比，故选B.(2)由题图知，AB过程为等压变化，由盖吕萨克定律有，解得TB.由题图知，BC过程为等容变化，由查理定律有AB过程为等压变化，压强相等，有pA

14、pB由以上各式得.答案：(1)B(2)考点四理想气体状态方程与实验定律的应用 1理想气体状态方程与气体实验定律的关系2几个重要的推论(1)查理定律的推论：pT(2)盖吕萨克定律的推论：VT(3)理想气体状态方程的推论：3应用状态方程或实验定律解题的一般步骤(1)明确研究对象，即某一定质量的理想气体；(2)确定气体在始末状态的参量p1、V1、T1及p2、V2、T2；(3)由状态方程或实验定律列式求解；(4)讨论结果的合理性(2014·高考山东卷) 一种水下重物打捞方法的工作原理如图所示将一质量M3×103 kg、体积V00.5 m3的重物捆绑在开口朝下的浮筒上向浮筒内充入一定

15、量的气体，开始时筒内液面到水面的距离h140 m，筒内气体体积V11 m3.在拉力作用下浮筒缓慢上升，当筒内液面到水面的距离为h2时，拉力减为零，此时气体体积为V2，随后浮筒和重物自动上浮求V2和h2.已知大气压强p01×105 Pa，水的密度1×103 kg/m3，重力加速度的大小g10 m/s2.不计水温变化，筒内气体质量不变且可视为理想气体，浮筒质量和筒壁厚度可忽略解析当F0时，由平衡条件得Mgg(V0V2)代入数据得V22.5 m3设筒内气体初态、末态的压强分别为p1、p2，由题意得p1p0gh1p2p0gh2在此过程中筒内气体温度和质量不变，由玻意耳定律得p1V1

16、p2V2联立式，代入数据得h210 m.答案2.5 m310 m4.(2015·石家庄模拟)如图所示，U形管右管横截面积为左管横截面积的2倍，在左管内用水银封闭一段长为26 cm、温度为280 K的空气柱，左右两管水银面高度差为36 cm，外界大气压为76 cmHg.若给左管的封闭气体加热，使管内气柱长度为30 cm，则此时左管内气体的温度为多少？解析：设U形管左管的横截面积为S，当左管内封闭的气柱长度变为30 cm时，左管水银柱下降4 cm，右管水银柱上升2 cm，即左右两端水银柱高度差变为h30 cm对左管内封闭的气体：p1p0h40 cmHg；V1l1S26S；T1280 Kp

17、2p0h46 cmHg；V2lS30S；T2？由理想气体状态方程得可得T2T1371.5 K.答案：371.5 K方法技巧“两部分气”问题的求解技巧(10分)(2014·高考新课标全国卷)如图，两汽缸A、B粗细均匀、等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通；A的直径是B的2倍，A上端封闭，B上端与大气连通；两汽缸除A顶部导热外，其余部分均绝热两汽缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞a、b，活塞下方充有氮气，活塞a上方充有氧气当大气压为p0，外界和汽缸内气体温度均为7 且平衡时，活塞a离汽缸顶的距离是汽缸高度的，活塞b在汽缸的正中间(1)现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞b恰好升至顶部时

18、，求氮气的温度；(2)继续缓慢加热，使活塞a上升当活塞a上升的距离是汽缸高度的时，求氧气的压强审题点睛(1)活塞上升的过程中，氮气的状态变化遵守什么规律？活塞a是否移动？(2)继续加热氮气的过程中，氧气的状态变化遵守什么规律？末态时两种气体的压强有何关系？该得的分一分不丢！(1)活塞b升至顶部的过程中，活塞a不动，活塞a、b下方的氮气做等压变化，设汽缸A的容积为V0，氮气初态体积为V1，温度为T1，末态体积为V2，温度为T2，按题意，汽缸B的容积为，由题给数据和盖吕萨克定律得V1V0×V0 (1分)V2V0V0V0 (1分) (2分)由式和题给数据得T2320 K (1分)(2)活塞

19、b升至顶部后，由于继续缓慢加热，活塞a开始向上移动，直至活塞上升的距离是汽缸高度的时，活塞a上方的氧气做等温变化，设氧气初态体积为V1，压强为p1，末态体积为V2，压强为p2，由题给数据和玻意耳定律得V1V0，p1p0，V2V0 (2分)p1V1p2V2 (2分)由式得p2p0. (1分)答案(1)320 K(2)p0总结提升解决此类问题的一般思路(1)每一部分气体分别作为研究对象；(2)分析每部分气体的初、末状态参量，判定遵守的定律；(3)列出气体实验定律或状态方程；(4)列出两部分气体初、末状态各参量之间的关系方程；(5)联立方程组求解5.如图所示，绝热汽缸A与导热汽缸B均固定于地面上，由

20、刚性杆连接的绝热活塞与两汽缸均无摩擦两汽缸内装有处于平衡状态的理想气体，开始时体积均为V0、温度均为T0.缓慢加热A中气体，停止加热达到稳定后，A中气体压强为原来的1.2倍设环境温度始终保持不变，求汽缸A中气体的体积VA和温度TA.解析：设初态压强为p0，膨胀后A、B压强相等，即pB1.2p0，B中气体始末状态温度相等，由玻意耳定律得p0V01.2p0VB又2V0VAVB所以VAV0对A部分气体，由理想气体状态方程得所以TA1.4T0.答案：V01.4T01(2015·沈阳教学质量监测)下列说法中正确的是()A凡是具有规则几何形状的物体一定是单晶体，单晶体和多晶体都具有各向异性B液体

21、表面层内分子分布比液体内部稀疏，所以分子间作用力表现为引力C在围绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中，自由漂浮的水滴呈球形，这是液体表面张力作用的结果D在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零E一定量的气体，在压强不变时，分子每秒对器壁单位面积平均碰撞次数随着温度降低而增加解析：选BCE.多晶体具有各向同性，A错，气体压强是气体分子撞击器壁而产生的，与气体是不是完全失重无关，D错2(2015·南京模拟)如图所示，是氧气在0 和100 两种不同情况下，各速率区间的分子数占总分子数的百分比与分子速率间的关系由图可知()A100 的氧气，速率大的分子比例较多B具有最大比例的速率区间，0 时对

22、应的速率大C温度越高，分子的平均速率越大D在0 时，部分分子速率比较大，说明内部有温度较高的区域解析：选AC.温度升高，分子热运动更加剧烈，速率大的分子比例较多，A正确；具有最大比例的速率区间，100 时对应的速率大，B错；温度越高，分子的平均动能越大，分子的平均速率越大，C正确；分子平均动能大小是温度高低的标志，在0 时，部分分子速率比较大，不能说明内部有温度较高的区域，D错3(2015·江苏连云港摸底)如图所示，一向右开口的汽缸放置在水平地面上，活塞可无摩擦地移动且不漏气，汽缸内某位置处有小挡板初始时，外界大气压为p0，活塞紧压小挡板现缓慢升高缸内气体温度，则下图所示的pT图象能

23、正确反映缸内气体压强随温度变化情况的是()解析：选B.缓慢升高缸内气体温度，在活塞开始移动前，气体体积不变，压强与热力学温度成正比；当压强增大到等于大气压强，活塞开始移动，气体做等压变化，所以能正确反映缸内气体压强随温度变化情况的是B.4关于液体表面现象的说法中正确的是()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，是因为针受到的重力小，又受到液体浮力的缘故B在处于失重状态的宇宙飞船中，一大滴水银会成球状，是因为液体内分子间有相互吸引力C玻璃管道裂口放在火上烧熔，它的尖端就变圆，是因为熔化的玻璃在表面张力的作用下，表面要收缩到最小的缘故D漂浮在热菜汤表面上的油滴，从上面观察是圆形的，

24、是因为油滴液体呈各向同性的缘故解析：选C.A项的缝衣针不受浮力，受表面张力；B项水银会成球状是因为表面张力，D也是表面张力的作用，只有C正确5(2013·高考福建卷)某自行车轮胎的容积为V，里面已有压强为p0的空气，现在要使轮胎内的气压增大到p，设充气过程为等温过程，空气可看做理想气体，轮胎容积保持不变，则还要向轮胎充入温度相同，压强也是p0的空气的体积为()A.VB.VC.V D.V解析：选C.设所求体积为Vx，由玻意耳定律得，p0(VxV)pV，VxV，C正确6如图甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的VT图象已知气体在状态A时的压强是1.5×105Pa.(1

25、)说出AB过程中压强变化的情形，并根据图象提供的信息，计算图甲中TA的温度值(2)请在图乙坐标系中，作出该气体由状态A经过状态B变为状态C的pT图象，并在图线相应位置上标出字母A、B、C.如果需要计算才能确定的有关坐标值，请写出计算过程解析：(1)从题图甲可以看出，A与B连线的延长线过原点，所以AB是一个等压变化，即pApB根据盖吕萨克定律可得所以TATB×300 K200 K.(2)由题图甲可知，由BC是等容变化，根据查理定律得所以pCpBpBpB×1.5×105 Pa2.0×105 Pa则可画出由状态ABC的pT图象如图所示答案：见解析一、选择题1(

26、2015·河南名校联考)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是()A金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体B晶体的分子(或原子、离子)排列是有规则的C单晶体和多晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点D单晶体和多晶体的物理性质是各向异性的，非晶体是各向同性的解析：选BC.在各种晶体中，原子(或分子、离子)都是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性和固定的熔点单晶体原子排列规律相同，具有确定的几何形状，各向异性；多晶体由许多取向不同的单晶体组合而成，没有确定的几何形状，具有各向同性非晶体没有规则的几何形状，没有固定的熔点，具有各向同性选项B、C正确2某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图

27、所示，图中f(v)表示v处单位速率区间内的分子数百分率，所对应的温度分别为T、T、T，则()AT>T>TBT>T>TCT>T，T>T DTTT解析：选B.温度是气体分子平均动能的标志由图象可以看出，大量分子的平均速率>>，因为是同种气体，则k>k>k，所以B正确，A、C、D错误3(2015·东北三校联考)下列说法中正确的是()A悬浮在液体中的固体分子所做的无规则运动叫做布朗运动B金属铁有固定的熔点C液晶的光学性质具有各向异性D在地球上空，随着高度的增加，大气压和温度都在减小，一个正在上升的氢气球内的氢气内能减小解析：选BCD

28、.悬浮在液体(或气体)中的微粒的无规则运动，叫布朗运动，布朗运动不是分子的运动，是液体分子无规则运动的反映，A错4.一定质量的理想气体，从图示A状态开始，经历了B、C，最后到D状态，下列说法中正确的是()AAB温度升高，体积不变BBC压强不变，体积变大CCD压强变小，体积变小DB点的温度最高，C点的体积最大解析：选A.由题图和C(常数)知，AB温度升高，压强增大，体积不变，A项对；BC压强不变，温度降低，体积减小，B项错；CD温度不变，压强减小，体积变大，C项错；B点温度最高，C点压强最大，温度最低，体积最小，D项错5(2015·南京模拟)一定质量的理想气体，经等温压缩，气体的压强增

29、大，用分子动理论的观点分析，这是因为()A气体分子每次碰撞器壁的平均冲力增大B单位时间内单位面积器壁上受到气体分子碰撞的次数增多C气体分子的总数增加D气体分子的密度增大解析：选BD.理想气体经等温压缩，压强增大，体积减小，分子密度增大，则单位时间内单位面积器壁上受到气体分子的碰撞次数增多，但气体分子每次碰撞器壁的冲力不变，故B、D正确，A、C错误6关于一定量的气体，下列说法正确的是()A气体的体积指的是该气体的分子所能到达的空间的体积，而不是该气体所有分子体积之和B只要能减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低C在完全失重的情况下，气体对容器壁的压强为零D气体在等压膨胀过程中温度一定升高解析：选ABD.气体分子间有间隙，因此气体体积指的是气体分子所能到达的空间的体积，选项A正确；温度是分子平均动能大小的标志，反映分子热运动的剧烈程度，因此只要减弱气体分子热运动的剧烈程度，气体的温度就可以降低，选项B正确；气体的压强是由气体分子无规则运动时与器壁表面碰撞时的作用力引起的，与超重、失重无关，选项C错误；由盖吕萨克定律知气体在等压膨胀时，温度一定升高，选项D正确7(2014·高考新课标全国卷)下列说法正确的是()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