1气体固体与液体

第2课时气体、固体与液体●知识要点梳理一、固体的微观结构，晶体和非晶体固体分为晶体和非晶体，晶体又可分为单晶体和多晶体１.晶体和非晶体的区别：由以上表格内容可知：(1)同一种物质在不同的条件下可能是晶体也可能是非晶体.(2)晶体中的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.液体(1)液体的微观结构(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.(3)液晶①液晶的产生:具有液体的流动性具有晶体的光学各向异性②物理性质在某个方向上看，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3.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.(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定义：空气的干湿程度.②描述湿度的物理量a.绝对湿度：空气中所含水蒸气的压强.b.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.c.相对湿度公式二、气体和气体分子运动的特点1.三性2.气体的压强(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度.(3)常用单位：帕斯卡(Pa):1Pa=1N/m21atm=760mmHg=×105Pa(4)计算方法①系统处于平衡状态下的气体压强计算方法a.液体封闭的气体压强的确定平衡法：选与气体接触的液柱为研究对象进行受力分析，利用它的受力平衡，求出气体的压强.取等压面法：根据同种液体在同一水平液面处压强相等，在连通器内灵活选取等压面，由两侧压强相等建立方程求出压强.液体内部深度为h处的总压强为p=p0+ρgh.b.固体(活塞或汽缸)封闭的气体压强的确定由于该固体必定受到被封闭气体的压力，所以可通过对该固体进行受力分析，由平衡条件建立方程来找出气体压强与其他各力的关系.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为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求解.●重点难点突破1.理想气体的状态参量：理想气体：始终遵循三个实验定律（玻意耳定律、查理定律、盖·吕萨克定律）的气体。描述一定质量理想气体在平衡态的状态参量为：温度：气体分子平均动能的标志。体积：气体分子所占据的空间。许多情况下等于容器的容积。压强：大量气体分子无规则运动碰撞器壁所产生的。其大小等于单位时间内、器壁单位积上所受气体分子碰撞的总冲量。内能：气体分子无规则运动的动能.理想气体的内能仅与温度有关。2.玻－马定律及其相关计算：（1）玻－马定律的内容是：一定质量的某种气体，在温度不变时，压强和体积的乘积是恒量。（2）表达式：p1V1=p2V2=k3.等容过程——查理定律（1）内容：一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度每升高（或降低）1℃，增加（或减少）的压强等于它0℃时压强的1（2）表达式：数学表达式是：4.等压变化——盖·吕萨克定律（1）内容：一定质量的气体，在压强不变的情况下，它的体积和热力学温标成正比.（2）5.气体状态方程：pV/T=恒量=说明（1）一定质量理想气体的某个状态，对应于p—V（或p—T、V—T）图上的一个点，从一个状态变化到另一个状态，相当于从图上一个点过渡到另一个点，可以有许多种不同的方法。如从状态A变化到B，可以经过许多不同的过程。为推导状态方程，可结合图象选用任意两个等值过程较为方便。（2）当气体质量发生变化或互有迁移（混合）时，可采用把变质量问题转化为定质量问题，利用密度公式、气态方程分态式等方法求解。●热点题型探究一气体压强的产生与计算【例1】一位质量为60kg的同学为了表演“轻功”，他用打气筒给4只相同的气球充以相等质量的空气(可视为理想气体)，然后将这4只气球以相同的方式放在水平放置的木板上，在气球的上方放置一轻质塑料板，如图所示.(1)关于气球内气体的压强，下列说法正确的是()A.大于大气压强B.是由于气体重力而产生的C.是由于气体分子之间的斥力而产生的D.是由于大量气体分子的碰撞而产生的(2)在这位同学慢慢站上轻质塑料板中间位置的过程中，球内气体温度可视为不变.下列说法正确的是()A.球内气体体积变大B.球内气体体积变小C.球内气体内能变大D.球内气体内能不变(3)为了估算气球内气体的压强，这位同学在气球的外表面涂上颜料，在轻质塑料板面向气球一侧的表面贴上间距为2.0cm的方格纸.表演结束后，留下气球与方格纸接触部分的“印迹”，如图所示.若表演时大气压强为×105Pa，取g=10m/s2，则气球内气体的压强为_______Pa.(取4位有效数字)【答案】(1)A、D(2)B、D(3)×105【详解】(1)选A、D.气球充气后膨胀，内部气体的压强应等于大气压强加上气球收缩产生的压强，A对；气球内部气体的压强是大量气体分子做无规则运动发生频繁的碰撞产生的，B、C错，D对.(2)选B、D.该同学站上塑料板后，因温度视为不变，而压强变大，故气体体积变小，内能不变，所以A、C错，B、D对.(3)每小方格的面积S0=4cm2，每个印迹约占有93个方格.故4个气球与方格纸总的接触面积S=4×93×4×10-4m2=气球内气体的压强主要是由大气压和该同学的重力产生的.故二气体状态变化的图象问题【例证2】一定质量的理想气体由状态A变为状态D，其有关数据如图甲所示，若状态D的压强是2×104Pa.(1)求状态A的压强.(2)请在乙图中画出该状态变化过程的p-T图象，并分别标出A、B、C、D各个状态，不要求写出计算过程.【详解】(1)据理想气体状态方程：,则(2)p-T图象及A、B、C、D各个状态如图所示.●映射高考真题1.（2022·福建理综·T28（1））如图所示，曲线、分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔化过程，图中横轴表示时间，纵轴表示温度。从图中可以确定的是_______。（填选项前的字母）A.晶体和非晶体均存在固定的熔点B.曲线的段表示固液共存状态C.曲线的段、曲线的段均表示固态D.曲线的段、曲线的段均表示液态【答案】选B.【详解】由图像可知曲线M表示晶体，bc段表示晶体熔化过程，处于固液共存状态，B对；N表示非晶体，没有固定熔点，A错；由于非晶体没有一定熔点逐步熔化，因此C、D错.2.（2022·上海高考物理·T4）如图，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【答案】选A.【详解】因为，从图像上看，，所以，选项A正确.3.（2022·新课标全国卷·T33（1））对于一定量的理想气体，下列说法正确的是______。（选对一个给3分，选对两个给4分，选对3个给6分。每选错一个扣3分，最低得分为0分）A若气体的压强和体积都不变，其内能也一定不变B若气体的内能不变，其状态也一定不变C若气体的温度随时间不段升高，其压强也一定不断增大D气体温度每升高1K所吸收的热量与气体经历的过程有关E当气体温度升高时，气体的内能一定增大【答案】选A、D、E。【详解】对一定质量的理想气体，有EQ\F(pV,T)=常量，当体积和压强不变时，温度也不变，而其内能仅由温度决定，故其内能不变，因此A正确。在等温时，理想气体内能不变，但其状态可以变化，并遵循玻意耳定律，故B错。由于EQ\F(pV,T)=常量，当V与T成正比时，p不变，故C错。对气体，在等压和等容情况下，比热容不同，因此D正确。由于理想气体的内能仅由温度决定，温度升高，内能增大，故E正确。●同步过关训练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．晶体在物理性质上一定是各向异性的C．晶体熔化时具有一定的熔点D．晶体和非晶体在适当的条件下是可以相互转化的解析：外形是否规则可以用人工的方法进行处理，故选项A错误．因为晶体可分为单晶体和多晶体，而多晶体在物理性质上是各向同性的，故选项B错误．晶体在物理性质上的重要特征之一是有一定的熔点，故选项C正确．理论和实验都证明非晶体是不稳定的，在适当的条件下会变成晶体，故选项D正确．答案：CD2．下列固态物质属于晶体的是()A．雪花 B．黄金C．玻璃 D．食盐解析：玻璃是非晶体，雪花、食盐是晶体，黄金是金属．各种金属材料是晶体(属晶体中的多晶体)，所以A、B、D选项均正确．答案：ABD图13．在水中浸入两支同样细的毛细管，一个是直的，另一个是弯的，如图1所示，水在直管中上升的高度比在弯管中上升的最高点还要高，那么弯管中的水将()A．会不断地流出B．不会流出C．不一定会流出D．无法判断会不会流出解析：因为水滴从弯管管口N处落下之前，弯管管口的水面在重力作用下要向下凸出，这时表面张力的合力竖直向上，使水不能流出，选项B正确．答案：B4．关于液体的表面张力，下列说法正确的是()A．由于液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距离小于r0B．由于液体的表面张力使表面层内液体分子间的平均距离大于r0C．产生表面张力的原因是表面层内液体分子间只有引力没有斥力D．表面张力使液体的表面有收缩的趋势解析：由分子运动论可知，在液体与空气接触面附近的液体分子，液面上方的空气分子对它们的作用极其微弱，所以它们基本上只受到液体内部分子的作用，因而在液面处形成一个特殊的薄层，称为表面层．在液体表面层内，分子的分布比液体内部稀疏，它们之间的距离r＞r0，分子间作用力表现为引力，因此液体表面有收缩的趋势．答案：D5．一定质量的气体可经不同的过程从状态1(p1、V1、T1)变到状态2(p2、V2、T2)，已知T1>T2，则在这些过程中()A．气体一定从外界吸收热量B．气体和外界交换的热量都是相等的C．外界对气体所做的功都是相等的D．气体内能的变化量都是相等的解析：本题考查了做功与热传递对改变内能的等效性和对能的转化和守恒定律的理解．正确分析本题的依据是关系式W＋Q＝ΔE.由于研究对象是一定质量的理想气体，因此温度降低，内能减小，ΔE<0，即W＋Q<0.分析选项A，因V1，V2的关系未知，功W的正负无法确定，在W＋Q<0的条件下无法确定Q的正负，因此不能确定气体吸热还是放热．分析选项B，由于理想气体的内能只能由温度决定，在内能的变化量确定的情况下，W＋Q是一个常数．但是，由于在不同的过程中，功的量值是不能确定的，因此发生热交换的那部分内能的量值也无法确定，选项C的错误原因与B相同．故正确选项为D.答案：D图26．一定质量的理想气体状态变化过程如图2所示，第1种变化是从A到B，第2种变化是从A到C，比较两种变化过程，则()A．A到C过程气体吸收热量较多B．A到B过程气体吸收热量较多C．两个过程气体吸收热量一样D．两个过程气体内能增加相同解析：图3在p—T图中，等容线是过原点的倾斜直线，如图3所示，可知VC>VA>VB，故从A→C，气体对外做功多，由TB＝TC可知两过程内能增量相同，根据ΔU＝W＋Q可知，从A→C，气体吸收热量多，选项A、D正确，而B、C错误．答案：AD图47．用图4所示的实验装置来研究气体等体积变化的规律．A、B管下端由软管相连，注入一定量的水银，烧瓶中封有一定量的理想气体，开始时A、B两管中水银面一样高，那么为了保持瓶中气体体积不变()A．将烧瓶浸入热水中时，应将A管向上移动B．将烧瓶浸入热水中时，应将A管向下移动C．将烧瓶浸入冰水中时，应将A管向上移动D．将烧瓶浸入冰水中时，应将A管向下移动解析：由eq\f(pV,T)＝C(常量)可知，在体积不变的情况下，温度升高，气体压强增大，右管(A)水银面要比左管(B)水银面高，故选项A正确；同理可知选项D正确．答案：AD图58．如图5所示，弯成90°的均匀细玻璃管，上端封闭有部分理想气体，有开口的一端呈水平状态．管内水银柱l1＝l2＝10cm，静止时弯管内Q点压强为p1，当此管向右做匀加速运动时，Q点压强为p2，设当时大气压强为p0A．p1＝p2＝p0B．p1<p0，p2>p0C．p1＝p0，p2>p0D．p2>p1>p0答案：C9．如图6所示，粗细均匀的U形玻璃管，右端开口，左端封闭，管内水银将一部分空气封闭在管中，开口朝上竖直放置时，被封闭的空气柱长24cm，两边水银面高度差为15cm，若大气压强为750mmHg柱高，问再向开口端倒入长为460mmHg柱时，封闭端空气柱的长度将是多大？(1mmHg图6解析：取被水银封闭的那部分气体为研究对象．倒入水银前气体的体积和压强分别为V1＝Sl1＝240S，p1＝(750－150)mmHg＝600mmHg倒入水银后，左端水银面将上升，右端水银面将下降．设左端水银面上升距离为x，则由图可得此时封闭气体的长为l2＝l1－x＝240－x此时两边水银面高度差为Δh2＝460－(150＋2x)＝310－2×(240－l2)＝2l2此时封闭气体的压强为P2＝750＋Δh2＝580＋2l2根据玻意耳定律p1V1＝p2V2得240×600＝l2(580＋2l2)⇒l22＋290l解得，l21＝－450mm(舍去)，l22＝160mm(即所求)答案：160mm10．一只容器的体积为V0，封在容器中的气体的压强为p0，现用活塞式抽气机对容器抽气，活塞筒的有效抽气容积为V，其工作示意图如图7所示，K1，K2为工作阀门，求抽气机抽n次后容器里气体的压强(设温度不变)．图7解析：抽气容器中的空气等温膨胀，体积由V0变成V，压强逐渐减小，根据玻意耳定律第一次抽：p0V0＝p1(V0＋V)p1＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(V0,V0＋V)))p0第二次抽：p1V