南方新高考高考物理大一轮复习 专题十二 热学 第2讲 气体、液体和固体课件.ppt

第2讲气体 液体和固体 一 气体的性质1 气体的状态参量 1 温度 在宏观上表示物体的 程度 在微观上是 分子 的标志 冷热 平均动能 273 15 两种温标 摄氏温标t 单位 在1个标准大气压下 水的冰点作为0 沸点作为100 热力学温标t 单位k 把 作为0k 绝对零度 0k 是低温的极限 只能接近不能达到 2 体积 气体总是充满它所在的容器 所以气体的体积总 是等于盛装气体的容器的 容积 频繁碰撞 3 压强 气体的压强是由于气体分子 器壁而产生的 2 气体的分子动理论 1 气体分子运动的特点 气体分子除了相互碰撞或碰撞器壁外 还有 的作用 分子力 杂乱无章 有规律 平均动能 每个气体分子的运动是 的 但对大量分子的 整体来说 分子的运动是 的 密集程度 2 气体压强的微观意义 气体的压强是大量分子频繁碰撞器壁产生的 压强的大小跟两个因素有关 气体分子的 气体分子的 3 气体实验定律 反比 pv 正比 1 玻意耳定律 一定质量的气体 在温度不变的情况下 2 查理定律 一定质量的气体 在体积不变的情况下 压 强p与热力学温度t成 即p t 恒量 3 盖 吕萨克定律 一定质量的气体 在压强不变的情况下 体积v与热力学温度t成 即v t 恒量 正比 4 气体状态变化的图象 续表 5 理想气体的状态方程 1 理想气体 从宏观上来说 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 从微观上来说 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 一定质量的理想气体的状态方程 c 恒量 基础检测 1 多选 对于一定量的稀薄气体 下列说法正确的是 a 压强变大时 分子热运动必然变得剧烈b 保持压强不变时 分子热运动可能变得剧烈c 压强变大时 分子间的平均距离必然变小d 压强变大时 分子间的平均距离可能变大e 压强变小时 分子间的平均距离可能变小答案 bde 二 固体和液体 饱和蒸汽 1 晶体和非晶体 不规则 异 同 续表 晶体 非晶体 晶体 非晶体 晶体 2 液体 液晶 吸引 自动收缩 最小 相切 1 液体的表面张力液体表面各部分间相互 的力叫表面张力 表面张力使液体 液体表面有收缩到 的趋势 表面张力的方向和液面 其大小除了跟边界线的长度有关外 还跟液体的种类 温度有关 2 液晶的特性 液晶分子既保持排列有序而显示各向 性 又可以自由移动位置 保持了液体的 液晶分子的位置无序使它像 排列有序使它像 晶体 异 流动性 液体 液晶分子的排列从某个方向看比较整齐 从另一个方向看则是杂乱无章的 液晶的物理性质很容易在外界的影响下发生改变 3 饱和蒸汽与饱和汽压 相对湿度 1 饱和蒸汽 在密闭容器中的液体 不断地蒸发 液面上的蒸汽也不断地凝结 当两个同时存在的过程达到动态平衡时 宏观的蒸发停止 这种与液体处于 的蒸汽称为饱 和蒸汽 动态平衡 增大 压强 2 饱和汽压 饱和蒸汽所具有的压强 叫做这种液体的饱和汽压 饱和汽压随温度的升高而 3 相对湿度 某温度时水蒸气的 与同一温度下水的饱和汽压的百分比 称为该温度下空气的相对湿度 水蒸气的实际压强 p 相对湿度 b 同温下水的饱和汽压 ps 100 基础检测 2 多选 2015年新课标全国卷 下列说法正确的是 a 将一块晶体敲碎后 得到的小颗粒是非晶体b 固体可以分为晶体和非晶体两类 有些晶体在不同的方向上有不同的光学性质c 由同种元素构成的固体 可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体d 在合适的条件下 某些晶体可以转化为非晶体 某些非晶体也可以转化为晶体e 在熔化过程中 晶体要吸收热量 但温度保持不变 内能也保持不变答案 bcd 考点 气体实验定律及状态方程的应用 重点归纳利用气体实验定律及气态方程解决问题的基本思路 典例剖析例1 2016年新课标全国卷 一 u 形玻璃管竖直放置 左端开口 右端封闭 左端上部有一光滑的轻活塞 初始时 管内汞柱及空气柱长度如图12 2 1所示 用力向下缓慢推活塞 直至管内两边汞柱高度相等为止 求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离 已知玻璃管的横截面积处处相同 在活塞向下移动的过程中 没有发生气体泄漏 大气压 强p0 75 0cmhg 环境温度不变 图12 2 1 由玻意耳定律得p1l1 p1 l1 解 设初始时 右管中空气柱的压强为p1 长度为l1 左管中空气柱的压强为p2 p0 长度为l2 活塞被下推h后 右管中空气柱的压强为p1 长度为l1 左管中空气柱的压强为p2 长度为l2 以cmhg为压强单位 由题给条件得p1 p0 20 0 5 00 cmhg 联立 式和题给条件解得p1 144cmhg 依题意 有p2 p1 由玻意耳定律得p2l2 p2 l2 联立 式和题给条件解得h 9 42cm 备考策略 由题意知两部分封闭气体的温度与环境温度保持相等 气体都做等温变化 先研究的右端气体 根据玻意耳定律求出活塞下移后的压强 水银面相平时 两部分气体的压强相等 再研究左端的气体 求出活塞下移后的长度和气体压强 根据几何关系求解活塞向下移动的距离 考点练透 1 2016年新课标全国卷 在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强 两压强差 p与气泡半径r之间的关系 cm的气泡缓慢上升 已知大气压强p0 1 0 105pa 水的密度 1 0 103kg m3 重力加速度大小g取10m s2 1 求在水下10m处气泡内外的压强差 2 忽略水温随水深的变化 在气泡上升到十分接近水面时 求气泡的半径与其原来半径之比的近似值 解 1 当气泡在水下h 10m处时 设其半径为r1 气泡内外压强差为 p1 则 代入题给数据得 p1 28pa 2 设气泡在水下10m处时 气泡内空气的压强为p1 气泡体积为v1 气泡到达十分接近水面时 气泡内空气的压强为p2 内外压强差为 p2 其体积为v2 半径为r2 气泡上升过程中温度不变 根据玻意耳定律有p1v1 p2v2 由力学平衡条件有p1 p0 gh p1 p2 p0 p2 气泡体积v1和v2分别为 2 2015年新课标全国卷 如图12 2 2所示 一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成 两圆筒中各有一个活塞 已知大活塞的质量m1 2 50kg 横截面积s1 80 0cm2 小活塞的质量m2 1 50kg 横截面积s2 40 0cm2 两活塞用刚性轻杆连接 间距保持l 40 0cm 汽缸外大气的压强p 1 00 105pa 温度t 303k 初始时大活塞与大圆筒底部相距 两活塞间封闭气体的温度t1 495k 现汽缸内气体温度缓慢 下降 活塞缓慢下移 忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦 重力加速度大小g取10m s2 求 1 在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间 缸内封闭气体的 温度 2 缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时 缸内封闭气 体的压强 图12 2 2 解 1 设初始时气体体积为v1 在大活塞与大圆筒底部刚接触时 缸内封闭气体的体积为v2 温度为t2 由题给条件得 v2 s2l 在活塞缓慢下移的过程中 用p1表示缸内气体的压强 由力的平衡条件得 s1 p1 p m1g m2g s2 p1 p 此过程缸内气体的压强不变 由盖 吕萨克定律有 联立 式并代入题给数据解得 t2 330k 2 在大活塞与大圆筒底部刚接触时 被封闭气体的压强为p1 在此后与气缸外大气达到热平衡的过程中 被封闭气体的体积不变 设达到热平衡时被封闭气体的压强为p 由查理定律 有 联立 式并代入题给数据解得p 1 01 105pa 易错点 气体状态变化图象 例2 2014年云南师大附中检测 一定质量的某种理想气体从状态a开始按图12 2 3所示的箭头方向经过状态b达到状态c 已知气体在a状态时的体积为1 5l 求 1 气体在状态c时的体积 2 说明a b b c两个变化过程是吸热还是放热 并比较a b b c两个过程中热量的大小 图12 2 3 解 1 a至b过程为等压变化 由盖 吕萨克定律得 得vb 2l b至c为等容过程 所以vc vb 2l 2 a b过程吸热 b c过程放热 a b过程中气体体积增大 对外做功 b c过程体积不变 对外不做功 而气体内能变化相同 故a b过程吸收的热量大于b c过程放出的热量 触类旁通 2016年江苏卷 如图12 2 4甲所示 在斯特林循环的p v图象中 一定质量理想气体从状态a依次经过状态b c和d后再回到状态a 整个过程由两个等温和两个等容过程组成 b c的过程中 单位体积中的气体分子数目 填 增大 减小 或 不变 状态a和状