物理选修3-3固体液体和气体

1、第2讲固体液体和气体知识一固体和液体1.晶体和非晶体的比较分类比较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物理性质各向异性各向同性原子排列有规则，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不同的形态.同一物质可能以晶体和非晶体 两种不问的形态出现，有些非晶体在一定条件下也可转化为晶体典型物质石英、4母、食盐、硫酸铜玻璃、蜂蜡、松香2.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.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但(3)从某个方向上看其分子排列比

2、较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的.(1)只有单晶体和液晶具有各向异性的特性，多晶体和非晶体都是各向同性.(2)液体表面张力是液体表面分子作用力的表现.液体表面分子间的作用力表现为引力.(3)浸润与不浸润也是表面张力的表现.知识二饱和汽、饱和汽压和湿度1 .饱和汽与饱和汽压(1)饱和汽与未饱和汽饱和汽：与液体处于动态平衡的蒸汽.未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸汽.(2)饱和汽压定义：饱和汽所具有的压强.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.2.湿度(1)定义：空气的干湿程度.(2)描述湿度的物理量绝对湿度：空气中所含水蒸气的压强.相对

3、湿度：某温度时空气中水蒸气的压强与同一温度时饱和水汽压的百分比，即：B=p-X100 %.Ps知识三气体分子动理论和气体压强1 .气体分子之间的距离大约是分子直径的10倍，气体分子之间的作用力十分微弱，可以忽略不计.2 .气体分子的速率分布，表现出“中间多，两头少”的统计分布规律.3 .气体分子向各个方向运动的机会均等.4 .温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，速率的平均值也是确定的，温度升 高，气体分子的平均速率增大.5 .气体压强(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体的压强.(2)决定气体压强大小的因

4、素宏观上：决定于气体的温度和体积.微观上：决定于分子的平均动能和分子数密度.知识四气体实验定律和理想气体状态方程6 .气体的三个实验定律(1)等温变化一一玻意耳定律内容：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.公式：pW= pV2或pV= C(常量).(2)等容变化一一查理定律内容：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.P1 T P公式：匕=不或3= C(常数).P2 12 T(3)等压变化一一盖一吕萨克定律内容：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._ , , V T ,V ，一公式：%=不或；=C(帛数).V 12 I

5、7 .理想气体及其状态方程(1)理想气体宏观上讲，理想气体是指在任何条件下始终遵守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.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.P1V1 P2V2jpV匕(2)状态万程：或匕=q常数).I 1I2I考点一气体实验定律及状态方程的应用应用气体定律或状态方程解题的一般步骤：1 .明确研究对象，即某一定质量的气体.2 .确定气体在始末状态的参量pi、V、Ti及6、V T2.3 .由状态方程列式求解.4 .讨论结果的合理性.(2013 重庆高考)汽车未装载货物

6、时，某个轮胎内气体的体积为V0,压强为po；装载货物后，该轮胎内气体的压强增强了A p.若轮胎内气体视为理想气体，其质量、温度在装载货物前后均不变，求装载货物前后此轮胎内气体体积的变化量.【解析】对轮胎内的气体：初状态 pi = po, V=V)末状态 p2 = po + A p, V2= A V+ V0由玻意耳定律得 piVi = p2V2A pV解得：V=一A V= A pV)A p+ po图 ii-2-i(20i3 新课标全国卷I )如图ii-2- i,两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同气缸 直立放置，气缸底部和顶部均有细管连通，顶部的细管带有阀门K.两气缸的容积均为 ,气缸中各有一个

7、绝热活塞(质量不同，厚度可忽略).开始时K关闭，两活塞下方和右活塞上方 充有气体(可视为理想气体)，压强分别为po和p0；左活塞在气缸正中间，其上方为真空；右活 一 V0,一，、一 一，,一塞上方气体体积为 4.现使气缸底与一恒温热源接触，平衡后左活塞升至气缸顶部，且与顶部 刚好没有接触；然后打开 K,经过一段时间，重新达到平衡.已知外界温度为To,不计活塞与气缸壁间的摩擦.求：(i)恒温热源的温度T;(2)重新达到平衡后左气缸中活塞上方气体的体积V.【解析】(i)与恒温热源接触后，在 K未打开时，右活塞不动，两活塞下方的气体经历等压过程， 由盖一吕萨克定律得T 7U/4 芯铲5M/4由此得_

8、 7一 T To 5(2)由初始状态的力学平衡条件可知，左活塞的质量比右活塞的大打开KB,左活塞下降至某一位置，右活塞必须升至气缸顶，才能满足力学平衡条件.气缸顶部与外界接触，底部与恒温热源接触，两部分气体各自经历等温过程，设左活塞上方气体压强为p,由玻意耳定律得.popV = , 7 34(p+ po)(2 V0 V() = po 4VO联立式得6VX-V0VX-V2= 0其解为15=2小 I -1一人，另一解V；=-VG,不合题意，舍去.3【答案】7To (21V52考点二用图象法分析气体的状态变化定质量的气体不同过程图象的比较过程7别 图或“、特点举例等温p 一 VpV= CT（其中C为

9、恒量），即pV之积越大的等温 线温度越高，线离原点越远过程1 p-V1p=CTv，斜率k=C1即斜率越大，温度越局等容 过程p Tp=Cr,斜率k=C，即斜率越大，体积越小等压 过程V- TV= CT,斜率k=C,即斜率越大，压强越小 p p（2011 上海高考）如图112 2, 一定质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（）图 11 22A.逐渐增大B.逐渐减小C.始终不变D.先增大后减小pVT【解析】由理想气体状态方程pr=c可得，气体的压强 p= cv，由图象可知，气体的温度升高，体积减小，所以气体的压强逐渐增大，故 A正确，B C、D错误.【答案】 A11

10、- 2 3 所本,p 一 T 和 V一 T一定质量的理想气体经历了温度缓慢升高的变化，如图 图各记录了其部分变化过程，试求：图 11 23温度600 K时气体的压强；（2）在pT图象上将温度从 400 K升高到600 K的变化过程补充完整.【解析】（1）由题图知，pi=x 105 Pa, V= m3, Ti=400 K3p2= ? , V2= 3 m , T2= 600 K由理想气体状态方程得piVi p2 V2TfT=TrTpVx 105 Pa 11V2(2)在原p-f图象上补充两段直线【答案】(1)1.25 X 10 5 Pa (2)如图所示1. （2012 重庆高考）图11-2-4为伽利

11、略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端 与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定量的空气.若玻璃管内水柱 上升，则外界大气的变化可能是（）图 11 24A.温度降低，压强增大B.温度升高，压强不变C.温度升高，压强减小D.温度不变，压强减小【答案】A2.图 11 25一定质量理想气体的状态经历了如图11 2 5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（）A. ab过程中不断减小B. bc过程中保持不变C. cd过程中不断增加D. da过程中保持不变【解析】首先，因为bc的延长线通过原点，所以 b

12、c是等容线，即气体体积在 bc过程中保持不变，B正确；ab是等温线，压强减小则体积增大，A错误；cd是等压线，温度降低则体积减小，C错误；连接aO交cd于e,则ae是等容线，即 M = 因为VdM所以V R，打开阀门，水就会在气体压力作用 下外流，气体膨胀对外做功，C选项正确；当封闭气体压强变小与外界大气压强相等时，上部的空气变为L ,喷出L的水后就不再喷水了，故 D选项错误.【答案】 AC10 （2012 江苏高考）（1）下列现象中，能说明液体存在表面张力的有（）A.水国可以停在水面上B.叶面上的露珠呈球形C.滴入水中的红墨水很快散开D.悬浮在水中的花粉做无规则运动（2）密闭在钢瓶中的理想气

13、体，温度升高时压强增大.从分子动理论的角度分析，这是由 于分子热运动的 增大了.该气体在温度 Ti、T2时的分子速率分布图象如图11 28所示，则Ti T2(选填“大于”或“小于” ).图 11 28【解析】(1)红墨水散开和花粉的无规则运动直接或间接说明分子的无规则运动，选项C D错误；水国停在水面上、露珠呈球形均是因为液体存在表面张力，选项A、B正确.(2)温度升高时，气体分子平均速率变大，平均动能增大，即分子速率较大的分子占总分 子数的比例较大，所以 TiT2.【答案】(1)AB(2)平均动能小于11 . (2012 新课标全国高考)如图11 29,由U形管和细管连接的玻璃泡 A、B和C

14、浸 泡在温度均为0 c的水槽中，B的容积是A的3倍.阀门S将A和B两部分隔开.A内为真空， B和C内都充有气体.U形管内左边水银柱比右边的低60 mm.打开K门S,整个系统稳定后，U形管内左右水银柱高度相等.假设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积.图 11 29(1)求玻璃泡C中气体的压强(以mmH药单位)；(2)将右侧水槽的水从 0 c加热到一定温度时，U形管内左右水银柱高度差又为60 mm,求加热后右侧水槽的水温.【解析】(1)在打开阀门S前，两水槽水温均为 Tc= 273 K.设玻璃泡 B中气体的压强为P1,体积为Vb,玻壬爵泡C中气体的压强为pc,依题意有P1 = pc+ A p 式中Ap=60 mmHg打开|彳门S后，两水槽水温仍为 T。，设玻璃泡B中气体的压强为 pB