高考物理一轮总复习 第2讲 热学 固体、液体与气体课件 新人教版选修33.ppt

第2讲固体 液体与气体 知识点1固体的微观结构 晶体和非晶体液晶的微观结构 1 晶体和非晶体 不规则 确定 各向同性 无规则 在一定条件下 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 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 4 液晶的物理性质很容易在外界的影响下 异性 流动性 液体 晶体 杂乱无章 发生改变 知识点2液体的表面张力现象 1 概念液体表面各部分间 的力 2 作用液体的表面张力使液面具有收缩到表面积 的趋势 互相吸引 最小 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 相切 垂直 越小 变小 越大 知识点3饱和蒸汽 未饱和蒸汽和饱和蒸汽压相对湿度 1 饱和汽与未饱和汽 1 饱和汽 与液体处于 的蒸汽 2 未饱和汽 没有达到 的蒸汽 2 饱和汽压 1 定义 饱和汽所具有的 2 特点 饱和汽压随温度而变 温度越高 饱和汽压 且饱和汽压与饱和汽的体积无关 动态平衡 饱和状态 压强 越大 3 湿度 1 定义 空气的 程度 2 绝对湿度 空气中所含 的压强 3 相对湿度 在某一温度下 空气中的水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压之比 即相对湿度 b 100 潮湿 水蒸气 知识点4气体分子运动速率的统计分布气体实验定律理想气体 1 气体分子运动的特点 1 分子很小 间距 除碰撞外不受力 2 气体分子向各个方向运动的气体分子数目都 3 分子做无规则运动 大量分子的速率按 的规律分布 4 温度一定时 某种气体分子的速率分布是 的 温度升高时 速率小的分子数 速率大的分子数 分子的平均速率增大 但不是每个分子的速率都增大 很大 中间多 两头少 确定 相等 减少 增多 2 气体的三个状态参量 1 2 3 3 气体的压强 1 产生原因 由于气体分子无规则的热运动 大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的 2 大小 气体的压强在数值上等于气体作用在 的压力 公式 p 压强 体积 温度 压力 单位面积上 3 常用单位及换算关系 国际单位 符号 pa 1pa 1n m2 常用单位 atm 厘米汞柱 cmhg 换算关系 1atm cmhg 1 013 105pa 1 0 105pa 帕斯卡 标准大气压 76 4 气体实验定律 1 等温变化 玻意耳定律 内容 一定质量的某种气体 在 不变的情况下 压强p与体积v成 公式 p2v2或pv c 常量 温度 反比 p1v1 2 等容变化 查理定律 内容 一定质量的某种气体 在 不变的情况下 压强p与热力学温度t成 公式 常量 推论式 正比 体积 3 等压变化 盖 吕萨克定律 内容 一定质量的某种气体 在 不变的情况下 其体积v与热力学温度t成 公式 或 常量 推论式 压强 正比 5 理想气体状态方程 1 理想气体 在任何温度 任何 下都遵从气体实验定律的气体 理想气体是一种经科学的抽象而建立的 模型 实际上不存在 理想气体不考虑分子间相互作用的分子力 不存在分子势能 内能取决于温度 与体积无关 压强 理想化 实际气体特别是那些不易液化的气体在压强不太大 温度 时都可当成理想气体来处理 2 一定质量的理想气体状态方程 或 不太低 c 常量 思考辨析 1 大块塑料粉碎成形状相同的颗粒 每个颗粒即为一个单晶体 2 单晶体的所有物理性质都是各向异性的 3 晶体有天然规则的几何形状 是因为物质微粒是规则排列的 4 液晶是液体和晶体的混合物 5 船浮于水面上是由于液体的表面张力 6 水蒸气达到饱和时 水蒸气的压强不再变化 这时 水不再蒸发和凝结 7 压强极大的气体不遵从气体实验定律 分析 1 大块塑料是非晶体 粉碎成形状规则的颗粒 仍然是非晶体 1 错 2 单晶体只在某些物理性质上表现为各向异性 并不是所有的物理性质都表现出各向异性 2 错 3 晶体的外形是由晶体的微观结构决定的 3 对 4 液晶是某些特殊的有机化合物 4 错 5 船浮于水面上是浮力造成的 5 错 6 水蒸气达到饱和时处于动态平衡 蒸发和凝结仍在进行 6 错 7 气体实验定律是在压强不太大 温度不太低的情况下得出的 温度极低 压强极大的气体在微观上分子间距离变小 趋向于液体 要考虑分子力 不遵从气体实验定律 7 对 考点1气体状态变化的图像问题 考点解读 一定质量的气体不同图像的比较 对比分析 典例透析1 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 a a b温度升高 体积不变b b c压强不变 体积变大c c d压强变小 体积变小d b点的温度最高 c点的体积最大 解题探究 1 p t图像中过原点的倾斜直线表示哪一状态变化 提示 倾斜直线过原点表示等容过程 2 对于p t图像中与坐标轴平行的线段 与t轴平行 表示 与p轴平行 表示 等压过程 等温过程 解析 选a 据气体实验定律可得c为恒量 据此可知a b温度升高 体积不变 a对 b c压强不变 体积变小 b错 c d压强变小 体积增大 c错 综上所述 可知b点温度最高 c点的体积最小 d错 总结提升 气体状态变化的图像的应用技巧 1 求解气体状态变化的图像问题 应当明确图像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 图像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v t图像 或p t图像 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 变式训练 2014 泉州模拟 如图所示 一定质量的理想气体 从状态a变化到状态b 则气体在状态a和状态b的温度之比是 a 3 5b 1 1c 6 5d 5 3 解析 选a 据气体实验定律可得故选a 考点2气体实验定律及状态方程的应用 考点解读 解决这类问题的关键是求解封闭气体的压强 封闭气体压强的计算方法 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 解题技巧 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 gh 例如 图中同一水平液面c d处压强相等 则pa p0 gh 2 固体 活塞或汽缸 封闭的气体压强的确定 由于该固体 活塞或汽缸 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 或汽缸 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 如图所示 当竖直放置的玻璃管向上加速时 对液柱受力分析有 ps p0s mg ma s为横截面积 得 典例透析2 在光滑水平面上有一个内外壁都光滑的质量为m的汽缸 汽缸内有一质量为m的活塞 已知m m 活塞密封一部分理想气体 现对汽缸施加一个水平向左的拉力f 如图甲所示 时 汽缸的加速度为a1 封闭气体的压强为p1 体积为v1 若用同样大小的力f水平向左推活塞 如图乙所示 此时汽缸的加速度为a2 封闭气体的压强为p2 体积为v2 设密封气体的质量和温度均不变 则 a a1 a2 p1v2c a1p2 v1a2 p1 p2 v1 v2 解题探究 1 以 为对象 应用牛顿第二定律可知两种情况的加速度关系 2 以 为对象 应用牛顿第二定律可知气体压强 3 应用 定律可知两种情况的气体体积大小关系 汽缸和活塞 活塞 玻意耳 解析 选b 以汽缸和活塞整体为对象 应用牛顿第二定律可知两种情况的加速度a1 a2 c d错 以活塞为对象 设大气压强为p0 对甲图有 p0s p1s ma1 对乙图有 f p0s p2s ma2 比较两式可知p1v2 a错 b对 总结提升 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 即选取一定质量的气体 2 确定气体在始 末状态的参量 3 结合气体定律或状态方程列式求解 4 讨论结果的合理性 变式训练 2013 福建高考 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 空气可看作理想气体 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 体积为 的空气 解析 选c 设将要充入的气体的体积为v 据玻意耳定律有p0 v v pv 解得故选c 1 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 单晶体有固定的熔点 多晶体和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b 金刚石 食盐和水晶都是晶体 玻璃是非晶体 a错误 晶体的分子排列规则 且有固定的熔点 非晶体的分子排列不规则 且没有固定的熔点 故b正确 c错误 单晶体的物理性质是各向异性 多晶体和非晶体的物理性质是各向同性 d错误 2 2012 江苏高考改编 下列现象中 能说明液体存在表面张力的有 a 皮球可以浮在水面上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 解析 选b a是由于皮球浮力等于重力 b说明液体存在表面张力 c是扩散现象 d是布朗运动 说明水分子做热运动 3 2012 福建高考 空气压缩机的储气罐中储有1 0atm的空气6 0l 现再充入1 0atm的空气9 0l 设充气过程为等温过程 空气可看作理想气体 则充气后储气罐中气体压强为 a 2 5atmb 2 0atmc 1 5atmd 1 0atm 解析 选a 取全部气体为研究对象 由p1v1 p2v2 pv1得p 2 5atm 故a正确 4 下列说法正确的是 a 饱和蒸汽压与温度有关 且随着温度的升高而增大b 饱和蒸汽是指液体不再蒸发 蒸汽不再液化时的状态c 所有晶体都有固定的形状 固有的熔点和沸点d 所有晶体由固态变成液态后 再由液态变成固态时 固态仍为晶体 解析 选a 饱和蒸汽压与温度有关 a正确 饱和蒸汽是指液体蒸发和液化处于动态平衡时的蒸汽 b错误 单晶体有固定形状 而多晶体没有固定形状 c错误 水晶为晶体 熔化再凝固后变为非晶体 d错误 5 关于液晶 下列说法中正确的是 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 液晶的光学性质不随温度的变化而变化 解析 选c 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的方向排列比较整齐 具有各向异性 但分子的排列是不稳定的 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 如温度 压力 外加电压等因素的变化 都会引起液晶光学性质的变化 c正确 d错误 6 下列反映一定质量理想气体状态变化的图像中 能正确反映物理规律的是 a 图甲反映了气体的等容变化规律b 图乙反映了气体的等容变化规律c 图丙反映了气体的等压变化规律d 图丁反映了气体的等温变化规律 解析 选b 图甲反映了气体的等温变化规律 a错 图乙反映了气体的等容变化规律 b对 图丙反映了气体的等容变化规律 c错 图丁图线各点与两坐标轴围成的面积不等 不能反映气体的等温变化规律 d错 7 2013 上海高考 已知湖水深度为20m 湖底水温为4 水面温度为17 大气压强为1 0 105pa 当一气泡从湖底缓慢升到水面时 其体积约为原来的 取g 10m s2 水 1 0 103kg m3 a 12 8倍b 8 5倍c 3 1倍d 2 1倍 解析 选c 湖底压强大约为p0 水gh 即3个大气压 由气体状态方程 当一气泡从湖底缓慢升到水面时 其体积约为原来的3 1倍 选项c正确 8 2013 江苏高考 如图所示 一定质量的理想气体从状态a依次经过状态b c和d后再回到状态a 其中 a b和c d为等温过程 b c和d a为绝热过程 气体与外界无热量交换 这就是著名的 卡诺循环 该循环过程中 下列说法正确的是 a a b过程中 外界对气体做功b b c过程中 气体