高考物理一轮 15.3气体、固体和液体课件.ppt

第3节气体 固体和液体 1 描述气体状态的物理量 1 体积v 气体分子所能达到的空间的体积 密闭容器中气体的体积容器的容积 单位 米3 m3 1m3 103dm3 l 106cm3 ml 2 温度 t或t 摄氏温标与热力学温标关系 t t 273 k t t 等于 一 气体 3 压强p 气体的压强 气体作用在器壁上的压力 产生原因及决定因素宏观 气体作用在器壁单位面积上的压力 大小取决于分子数密度和温度t 微观 大量气体分子无规则热运动对器壁碰撞产生的 大小取决于单位体积内的分子数 分子数密度 和分子平均速度 气体压强的特点 封闭气体压强处处 单位 国际单位是帕 pa 常用单位有 标准大气压 atm 厘米汞柱 cmhg 和毫米汞柱 mmhg 换算关系是 1atm 76cmhg 1 013 105pa 1mmhg 133pa 单位面积 相等 2 气体实验定律 1 玻意耳定律 等温变化 内容 一定质量的气体 在温度保持不变时 它的压强和体积成反比 或者说 压强和体积的保持不变 数学表达式 pv c 常量 或p1v1 p2v2 适用条件 a 气体质量不变 温度不变 b 气体温度不太低 与室温相比 压强不太大 与大气压相比 乘积 p v图象 等温线 一定质量的某种气体在p v图上的等温线是双曲线的一支 如图a所示 从状态m经过等温变化到状态n 矩形的面积相等 在图b中温度t1 t2 正比 p t图象 等容线 一定质量的某种气体在p t图上的等容线是一条延长线过原点的倾斜直线 p t图中的等容线在t轴的截距是 273 15 在下图中v1 v2 正比 适用条件 a 气体质量不变 压强不变 b 气体温度不太低 压强不太大 v t图象 等压线 一定质量的某种气体在v t图上的等压线是一条延长线过原点的倾斜直线 v t图中的等压线在t轴的截距是 273 15 在下图中p1 p2 温度 弹性碰撞 1 晶体与非晶体 1 物理性质 有些晶体 单晶体 在物理性质上表现为 非晶体的物理性质表现为 2 熔点 晶体的熔化温度 非晶体一定的熔化温度 2 单晶体与多晶体 1 单晶体整个物体就是一个晶体 具有天然的的几何形状 物理性质表现为各向异性 而多晶体是由许许多多的细小的晶体 单晶体 集合而成 没有天然的规则的几何形状 物理性质表现为各向同性 二 晶体和非晶体 各向异性 各向同性 具有一定 没有 有规则 2 熔点 单晶体和多晶体都有一定的熔化温度 3 晶体的微观结构 1 晶体的微观结构特点 组成晶体的物质微粒有规则地 周期性地在空间排列 2 用晶体的微观结构解释晶体的特点 晶体有天然的规则几何形状是由于内部微粒地排列 晶体表现为各向异性是由于从内部任何一点出发 在不同方向上相等距离内微粒数 晶体的多型性是由于组成晶体的微粒不同的形成的 有规则 不同 空间排列 三 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 四 液晶 1 物理性质 1 具有液体的流动性 2 具有晶体的光学各向异性 3 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 2 应用 1 利用液晶上加电压时 旋光特性消失 实现显示功能 如电子手表 计算器 微电脑等 2 利用温度改变时 液晶颜色会发生改变的性质来测温度 题型一 气体压强的理解 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 思路点拨 1 气球内气体的压强与大气压强的区别 2 温度不变时 一定质量的气体 压强与体积的关系 答案 1 ad 2 bd 方法与知识感悟 1 气体压强的微观解释气体的压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁而产生的 气体的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力 气体分子的平均动能越大 分子越密 对单位面积器壁产生的压力就越大 气体的压强就越大 2 气体实验定律的微观解释 一定质量的气体 分子的总数是一定的 在温度保持不变时 分子的平均动能保持不变 气体的体积减小到原来的几分之一 气体的密度就增大到原来的几倍 因此压强就增大到原来的几倍 反之亦然 所以气体压强与体积成反比 这就是玻意耳定律 一定质量的气体 体积保持不变而温度升高时 分子的平均动能增大 因而气体压强增大 温度降低 情况相反 这就是查理定律所表达的内容 一定质量的气体 温度升高时要保持压强不变 只有增大气体体积 减小分子的分布密度才行 这就是盖 吕萨克定律所表达的内容 题型二 气体实验定律和理想气体状态方程的应用 例2 2012新课标 如图 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60mm 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 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60mm 求加热后右侧水槽的水温 方法与知识感悟 运用气体实验定律和理想气体状态方程解题的一般步骤 1 明确所研究的气体状态变化过程 2 确定初 末状态压强p 体积v 温度t 3 根据题设条件选择规律 实验定律或状态方程 列方程 4 根据题意列辅助方程 如压强大小的计算方程等 5 联立方程求解 题型三 理想气体状态方程与热力学第一定律的综合问题 例3如图所示 一圆柱形容器竖直放置 通过活塞封闭着摄氏温度为t的理想气体 活塞的质量为m 横截面积为s 与容器底部相距h 现通过电热丝给气体加热一段时间 结果活塞又缓慢上升了h 若这段时间内气体吸收的热量为q 已知大气压强为p0 重力加速度为g 不计器壁向外散失的热量及活塞与器壁间的摩擦 求 1 容器中气体的压强 2 这段时间内气体的内能增加了多少 3 这段时间内气体的温度升高了多少 方法与知识感悟 解答理想气体状态方程与热力学第一定律的综合问题的关键在于找到两个规律之间的联系 弄清气体状态变化过程中各状态量的变化情况 两个规律的联系在于气体的体积v和温度t 关系如下 1 体积变化对应气体与外界做功的关系 体积增大 气体对外界做功 即w0 2 理想气体不计分子间作用力 即不计分子势能 故内能只与温度有关 温度升高 内能增大 即 u 0 温度降低 内能减小 即 u 0 题型四 固体 液体的特性问题 例4 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 如图所示是测量表面张力系数的一种方法 若已知金属环质量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 g 9 80m s2 思路点拨 1 根据晶体与非晶体的特性区别解答 2 由题目中表面张力系数的定义 列平衡方程解答 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 b错误 单晶体的物质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 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 bcd 解析 分子间距离增大时 由于不知道此时分子力是引力还是斥力 所以无法判断分子势能的变化情况 a错 b中的两种表达形式 一种是将子所占据的空间看成是球体 一种是将分子所占据的空间看成是立方体 结果都对 空气压缩到一定程度很难再压缩是因为分子间存在斥力的作用 液体的饱和汽压与温度和液体的种类有关 e中所阐述的是空气对流引起的尘土的运动 因此不能看成是布朗运动 2 关于空气湿度 下列说法正确的是 a 当人们感到潮湿时 空气的绝对湿度一定较大b 当人们感到干燥时 空气的相对湿度一定较小c 空气的绝对湿度用空气中所含水蒸汽的压强表示d 空气的相对湿度定义为水的饱和蒸汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比 bc 解析 当人们感到潮湿时 空气的相对湿度一定较大 当人们感到干燥时 空气的相对湿度一定较小 选项a错误b正确 空气的绝对湿度用空气中所含水蒸汽的压强表示 空气的相对湿度定义为空气中所含水蒸气的压强与相同温度时水的饱和蒸汽压之比 选项c正确d错误 3 2011年10月9日广州白云区一居民房 因煤气泄漏引发爆炸起火事故 造成家中一名20多岁男子烧伤被困 幸被消防员救出送医 消防员称厨房内泄漏的煤气与厨房内的空气混合 当混合后厨房内气体的压强达到1 05atm时 厨房内原来的空气压强为1 00atm 遇到火星将发生爆炸 设该居民家厨房 4m 2m 3m 发生煤气泄漏时门窗紧闭 煤气管道内的压强为4 00atm 且在发生煤气泄漏时管内压强保持不变 1 管道内多少升煤气泄漏到该居民的厨房时 遇到火星就会发生爆炸 2 设煤气泄漏使得厨房内的气体压强恰好达到1 05atm时遇到了火星并发生了爆炸 爆炸时厨房的温度由27 迅速上升至2000 估算此时产生的气体压强 巩固基础 1 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 c 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 所以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 2 2012山东 以下说法正确的是 a 水的饱和汽压随温度的升高而增大b 扩散现象表明 分子在永不停息地运动c 当分子间距离增大时 分子间引力增大 分子间斥力减小d 一定质量的理想气体 在等压膨胀过程中 气体分子的平均动能减小 ab 3 下列说法正确的是 a 气体对器壁的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力b 气体对器壁的压强就是大量气体分子单位时间作用在器壁上的平均作用力c 气体分子热运动的平均动能减少 气体的压强一定减小d 单位体积的气体分子数增加 气体的压强一定增大 a 解析 本题考查气体部分的知识 根据压强的定义 可知a正确 b错误 气体分子热运动的平均动能减小 说明温度降低 但不能说明压强也一定减小 c错误 单位体积的气体分子增加 但温度降低 气体的压强有可能减小或不变 d错误 4 为了将空气装入气瓶内 现将一定质量的空气等温压缩 空气可视为理想气体 下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积v关系的是 b 5 一定质量理想气体的状态经历了如图所示的ab bc cd da四个过程 其中bc的延长线通过原点 cd垂直于ab且与水平轴平行 da与bc平行 则气体体积在 a ab过程中不断增加b bc过程中保持不变c cd过程中不断增加d da过程中保持不变 ab 提升能力 6 个带活塞气缸内盛有一定质量的气体 若此气体的温度随其内能的增大而升高 则 a 如果将热量传给气体 其温度必升高b 如果压缩气体 其温度必升高c 如果压缩气体 同时气体向外界放热 其温度必不变d 如果压缩气体 同时将热量传给气体 其温度必升高e 若设法使气体保持体积不变而压强增大 其分子的平均动能必增大 de 7 如图所示 两端封闭 粗细均匀的细玻璃管 中间用长为h的水银柱将其分为两部分 分别充有空气 现将玻璃管竖直放置 两段空气柱长度分别为l1 l2 已知l1 l2 如同时对它们均匀加热 使之升高相同的温度 这时出现的情况是 a 水银柱上升b 水银柱下降c 水银柱不动d 无法确定 a 8 1 汽缸中的气体膨胀时推动活塞向外运动 若气体对活塞做的功是2 6 103j 气体的内能减少了5 4 103j 则在此过程中 a 气体放出了2 8 103j的热量b 气体吸收了2 8 103j的热量c 气体放出了8 0 103j的热量d 气体吸收了8 0 103j的热量 a 2 一定质量的理想气体由状态a变为状态c 其有关数据如图所示 若气体在状态a的体积va 2 10 3m3 求气体在状态c时的体积 解析 由题图可知 a b过程为等容过程 即vb va 2 10 3m3b c过程为等温过程 则有pbvb pcvc解得 状态c的体积vc 1 5 10 3m3 9 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 10 2012山东 如图所示 粗细均匀 导热良好 装有适量