第十一章 第二讲 固体、液体与气体

一、晶体与非晶体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

各向原子排列有规则，但多晶体每个晶体间的排列无规则无规则不规则异性同性分类比较晶体非晶体单晶体多晶体形成与转化有的物质在不同条件下能够形成不同的

．同一物质可能以

和

两种不同的形态出现，有些

在一定条件下也可以转化为典型物质石英、云母、食盐、硫酸铜玻璃、蜂蜡、松香晶体晶体非晶体非晶体晶体二、液体1．液体的微观结构特点(1)分子间的距离很小；(2)液体分子间的相互作用力很大；(3)分子的热运动特点表现为振动与移动相结合．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．三、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，速率大的分子数增加，分子的平均速率将增大，但速率分布规律不变．2．几种常见情况的压强计算(1)系统处于平衡状态下的气体压强计算方法①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.②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．3．三个实验定律4．理想气体的状态方程(1)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．[特别提醒]

(1)气体实验定律可看成理想气体状态方程的特例．(2)一般情况下，压强参量从受力角度分析，而体积参量要从几何角度分析，温度参量要注意温标的选取．5．有关图象的处理方法(1)利用垂直于坐标轴的线作辅助线去分析同质量、不同温度的两条等温线，不同体积的两条等容线，不同压强的两条等压线的关系．例如：如图11－2－1中，V1对应虚线为等容线，A、B是与T2、T1两线的交点，可以认为从B状态通过等容升压到A状态，温度必然升高，所以T2＞T1.又如图11－2－2中，A、B为等温线，从B状态到A状态压强增大，体积一定减小，所以V2＜V1.(2)一定质量的气体不同图象的比较[特别提醒]在应用气体图象分析问题时，一定要看清纵、横坐标所代表的物理量，同时要注意横坐标表示的是摄氏温度还是热力学温度．[典例启迪][例1]

(1)下列说法中正确的是________．A．黄金可以切割加工成任意形状，所以是非晶体B．同一种物质只能形成一种晶体C．单晶体的所有物理性质都是各向异性的D．玻璃没有确定的熔点，也没有规则的几何形状(2)经实验证明，表面张力的大小与液体的种类、温度和边界长度有关，我们把某种液体在一定温度下单位边界长度的表面张力大小定义为这种液体的表面张力系数，它的大小反映了液体表面张力作用的强弱．图11－2－3所示是测量表面张力系数的一种方法．若已知金属环质量为m＝0.10kg，半径为r＝0.20m，当用FT＝1.15N的力向上提金属环时，恰好可以将金属环提离液面，求该种液体的表面张力系数α.(g＝9.80m/s2)[思路点拨]

解答本题时应注意以下两个方面：(1)单晶体、多晶体和非晶体的特性区别．(2)金属环恰好不离液面时处于平衡状态，其合力为零．[解析]

(1)所有的金属都是晶体，因而黄金也是晶体，只是因为多晶体内部小晶粒的排列杂乱无章，才使黄金没有规则的几何形状，A错误；同一种物质可以形成多种晶体，如碳可以形成金刚石和石墨两种晶体，故B错误；单晶体的物理性质各向异性是指某些物理性质各向异性，有些物理性质各向同性，故C错误；玻璃是非晶体，因而没有确定的熔点和规则的几何形状，D正确．[答案]

(1)D

(2)6.77×10－2N/m[归纳领悟](1)本题属于信息给予题，根据所学物理知识，结合题目描述的内容，理解所给信息的含义，是解决这类问题的关键．(2)当环将提离液面时，液面对环的内外表面张力的合力方向竖直向下，作用长度为4πr.[题组突破]1．(多选)关于液体的表面张力，下列说法中正确的是(

)A．表面张力是液体各部分间的相互作用B．液体表面层分子分布比液体内部稀疏，分子间相互作用表现为引力C．表面张力的方向总是垂直于液面，指向液体内部的D．表面张力的方向总是沿液面分布的解析：表面张力是液体表面之间的相互引力，而不是液体内部各部分之间的作用，所以选项A错误；从分子动理论解释，选项B正确；表面张力方向总是沿液面分布的，如果液面是平面，表面张力就在平面上；如果液面是曲面，表面张力就在液面的切面上，故选项C错误、D正确．答案：BD2．（多选）(2011·东营模拟)在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上石蜡，用烧热的针接触其上一点，石蜡熔化的范围如图11－2－4中(1)、(2)、(3)所示，而甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图(4)所示．下列判断正确的是 (

)A．甲、乙为非晶体，丙是晶体B．甲、丙为晶体，乙是非晶体C．甲、丙为非晶体，乙是晶体D．甲为多晶体，乙为非晶体，丙为单晶体解析：由图(1)、(2)、(3)可知：甲、乙具有各向同性，丙具有各向异性；由图(4)可知：甲、丙有固定的熔点，乙无固定的熔点，所以甲、丙为晶体，乙是非晶体．其中甲为多晶体，丙为单晶体．答案：BD3．（多选）关于液晶，下列说法中正确的有(

)A．液晶是一种晶体B．液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性C．液晶的光学性质随温度的变化而变化D．液晶的光学性质随外加电压的变化而变化解析：液晶的微观结构介于晶体和液体之间，虽然液晶分子在特定方向排列比较整齐，具有各向异性，但分子的排列是不稳定的，选项A、B错误．外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化，从而改变液晶的某些性质．温度、压力、外加电压等因素变化时，都会改变液晶的光学性质，选项C、D正确．答案：CD[典例启迪]

[例2]

（多选）如图11－2－5所示，一汽缸竖直倒放，汽缸内有一质量不可忽略的活塞，将一定量的理想气体封在汽缸内，活塞与汽缸壁无摩擦，气体处于平衡状态．现保持温度不变把汽缸稍微倾斜一点，在达到平衡后，与原来相比，则(

)A．气体的压强变大B．气体的压强变小C．气体的体积变小D．气体的体积变大[思路点拨]

根据活塞受力平衡分析气体的压强及其体积变化．[答案]

AC[归纳领悟](1)平衡状态下气体压强的求法①参考液片法：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：在连通器中，同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等．(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．[题组突破]4．如图11－2－6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

(

)A．p1＝p0＋h

B．p1＝p0－hC．p1＝p0＋2hD．p1＝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＋ρShg是右侧Ⅱ气体给左侧h水银柱的向上压力(连通器原理)，则由平衡条件知p0S＋ρShg＝p1S＋ρShg，解得p1＝p0，故D正确．答案:

D5．(2010·广东高考)如图11－2－7所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的