高三物理一轮复习 第十一章 第2讲 固体、液体和气体3.doc

第十一章 第2讲 固体、液体和气体3固体和液体1 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，但多晶体每个单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晶体。同一物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，有些晶体在一定条件下也可以转化为非晶体典型物质石英、云母、食盐、硫酸铜玻璃、蜂蜡、松香2液体(1)液体的微观结构特点：分子间的距离很小；在液体内部分子间的距离在1010 m左右。液体分子间的相互作用力很大，但比固体分子间的作用力要小。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：作用：液体的表面张力使液面具有收缩的趋势。方向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直。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：液晶的产生：晶体液晶液体物理性质(4)饱和汽与饱和汽压：与液体处于动态平衡的蒸汽叫做饱和汽；没有达到饱和状态的蒸汽叫未饱和汽。在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，因而饱和汽的压强也是一定，这个压强叫做这种液体的饱和汽压。饱和汽压随温度升高而增大。(5)相对湿度：空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比叫做空气的相对湿度。即：相对湿度(b100%)。1晶体与非晶体熔化过程的区别(1)晶体熔化过程，当温度达到熔点时，吸收的热量全部用来破坏空间点阵，增加分子势能，而分子平均动能却保持不变，所以晶体有固定的熔点。非晶体没有空间点阵，熔化时不需要去破坏空间点阵，吸收的热量主要转化为分子的平均动能，不断吸热，温度就不断上升。(2)由于在不同温度下物质由固态变成液态时吸收的热量不同，而晶体有固定的熔点，因此有固定的熔化热，非晶体没有固定的熔点，也就没有固定的熔化热。2对液体性质三点说明(1)液体表面层、附着层的分子结构特点是导致表面张力、浸润和不浸润现象、毛细现象等现象的根本原因。(2)同一种液体，对一些固体是浸润的，对另一些固体可能不浸润。(3)液体沸腾的条件是液体中气泡内的饱和蒸汽压和外部大气压强相等。1人类对物质属性的认识是从宏观到微观不断深入的过程，以下说法正确的是()a液体的分子势能与体积有关b晶体的物理性质都是各向异性的c温度升高，每个分子的动能都增大d露珠呈球状是由于液体表面张力的作用解析：选ad液体体积与分子间相对位置相联系，从宏观上看，分子势能与体积有关，a正确；多晶体表现各向同性，b错误；温度升高，分子平均速率增大，遵循统计规律，c错误；露珠表面张力使其表面积收缩到最小，呈球状，d正确。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，速率大的分子数增多，分子的平均速率将增大，但速率分布规律不变。2气体的压强(1)产生原因：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：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。3气体实验定律玻意耳定律查理定律盖吕萨克定律内容一定质量的气体，在温度不变的情况下，压强与体积成反比一定质量的气体，在体积不变的情况下，压强与热力学温度成正比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表达式p1v1p2v2或pv恒量或恒量或恒量图象微观解释一定质量的气体，温度保持不变时，分子的平均动能一定。在这种情况下，体积减小时，分子的密集程度增大，气体的压强就增大。一定质量的气体，体积保持不变时，分子的密集程度保持不变。在这种情况下，温度升高时，分子的平均动能增大，气体的压强就增大。一定质量的气体，温度升高时，分子的平均动能增大。只有气体的体积同时增大，使分子的密集程度减小，才能保持压强不变。4理想气体的状态方程(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。微观上看：a.分子可看作质点；b.除分子与分子间、分子与器壁间的碰撞外，分子间没有相互作用，因此理想气体没有分子势能，其内能仅由气体质量及温度决定，与体积无关；c.分子与分子、分子与器壁间的碰撞是弹性碰撞。(2)理想气体的状态方程：内容：一定质量的某种理想气体发生状态变化时，压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。公式：或c (c是与p、v、t无关的常量)。1气体压强的几种求法(1)平衡状态下气体压强的求法：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。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。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。2理想气体状态方程与气体实验定律(1)理想气体状态方程与气体实验定律的关系：(2)几个重要的推论：查理定律的推论：pt盖吕萨克定律的推论：vt理想气体状态方程的推论：3一定质量的气体不同图象的比较过程类别图线特点举例等温过程pvpvct(其中c为恒量)，即pv之积越大的等温线温度越高，线离原点越远ppct，斜率kct，即斜率越大，温度越高等容过程ptpt，斜率k，即斜率越大，体积越小等压过程vtvt，斜率k，即斜率越大，压强越小2对于一定质量的气体，下列状态变化可能实现的是()a增大压强时，温度降低，体积增大b升高温度时，压强增大，体积减小c降低温度时，压强增大，体积不变d降低温度时，压强减小，体积增大解析：选bd温度降低时，分子的平均动能减小，有使压强减小的趋势；体积增大时，分子的密集程度减小，也有使压强减小的趋势，所以a过程是不可能实现的；升高温度，减小体积，都会使压强增大，故b过程是可能实现的；温度降低而体积不变，压强一定减小，故c过程是不可能实现的；温度降低和体积增大都会使压强减小，所以d过程是可能实现的。固体和液体的性质命题分析本考点为高考重点，主要考查对固体和液体的有关性质的理解，以选择题呈现。例1(2012江苏高考)下列现象中，能说明液体存在表面张力的有()a水黾可以停在水面上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解析由于液体表面层分子引力，使得液体表面具有收缩的趋势，露珠表面张力使表面面积收缩到最小，水面的张力给水黾向上的弹力，选项a、b正确；红墨水散开是扩散现象，选项c错误；悬浮在水中的花粉做无规则运动，是水分子对花粉颗粒碰撞不均衡造成的，选项d错误。答案ab表面张力使液体自动收缩，由于有表面张力的作用，液体表面有收缩到最小面积的趋势，表面张力的方向沿液面切线方向。变式训练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单晶体和多晶体有固定的熔点，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bc玻璃是非晶体，选项a错；多晶体和非晶体是各向同性的，d项错，b、c正确。气体实验定律的应用命题分析本考点为高考热点，主要考查应用气体实验定律解决等温、等压、等容问题，以计算题的形式呈现。 例2(2012新课标全国卷)如图1121，由u形管和细管连接的玻璃泡a、b和c浸泡在温度均为0 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。打开阀门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1121(1)求玻璃泡c中气体的压强(以mmhg为单位)；(2)将右侧水槽的水从0 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。思维流程第一步：抓信息关键点关键点信息获取(1)a、b始终浸在水槽中ab中的气体等温变化(2)u形管及细管内气体体积远小于玻璃泡的容积打开s前后，c中气体温度、体积、压强不变(3)只加热右侧水槽中的水ab部分气体温度、体积、压强不变第二步：找解题突破口由于u形管及细管内气体体积远小于玻璃泡的容积，故打开阀门s前后，c中气体由于体积温度都不变，压强就不变，但b中气体体积增大，压强变小，由玻意耳定律对b中气本列式可求出pc；后来只对c中气体加热，ab中气体体积、温度、压强不变，c中气体做等容变化，由查理定律可求出加热后的水温。第三步：条理作答解析(1)在打开阀门s前，两水槽水温均为t0273 k。设玻璃泡b中气体的压强为p1，体积为vb，玻璃泡c中气体的压强为pc，依题意有p1pcp式中p60 mmhg。打开阀门s后，两水槽水温仍为t0，设玻璃泡b中气体的压强为pb。依题意，有pbpc玻璃泡a和b气体的体积为v2vavb根据玻意耳定律得p1vbpbv2联立式，并代入题给数据得pcp180 mmhg(2)当右侧水槽的水温加热到t时，u形管左右水银柱高度差为p，玻璃泡c中气体的压强为pcpbp玻璃泡c中的气体体积不变，根据查理定理得联立式，并代入题给数据得t364 k答案(1)180 mmhg(2)364 k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)及过程变化特点；(2)确定气体在始、末状态的参量，列出相关联的两部分气体的压强、体积的关系式；(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2如图1122所示，上端开口的圆柱形汽缸竖直放置，截面积为5103 m2，一定质量的气体被质量为2.0 kg的光滑活塞封闭在汽缸内，其压强为_pa(大气压强取1.01105 pa，g取10 m/s2)。若从初温27 开始加热气体，使活塞离汽缸底部的高度由0.50 m缓慢地变为0.51 m。则此时气体的温度为_。图1122解析：以活塞为研究对象。p1pa0.04105 pa，所以pp1p00.04105 pa1.01105 pa1.05105 pa，由盖吕萨克定律得，即，所以t33 。答案：1.0510533气体的状态变化的图象分析命题分析本考点为高考热点，主要考查对气体状态变化的pv图、pt图、vt图的理解，以选择或计算题呈现。 例3(2011上海高考)如图1123，一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1123a逐渐增大b逐渐减小c始终不变 d先增大后减小解析由k知k从状态a到b，各点与原点o的连线的斜率与压强成反比，斜率越小，压强越大，故a项正确，bcd错误。答案a(1)求解气体状态变化的图象问题，应当明确图象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；图象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vt图象(或pt图象)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3一定质量理想气体的状态经历了如图1124所示的ab、bc、cd、da四个