第二节固体、液体和气体知识点梳理汇总

第二节固体、液体和气体[教材知识速填]知识点1固体和液体1．固体的分类固体分为晶体和非晶体两类．石英、云母、明矾、食盐、味精、蔗糖等是晶体,玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体．2．晶体和非晶体比较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确定不确定物理性质各向异性各向同性各向同性原子排列有规则每个晶粒的排列无规则无规则转化晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化典型物质石英、云母、明矾、食盐玻璃、橡胶3.晶体的微观结构(1)如图13­2­1所示,金刚石、石墨晶体的晶体微粒在空间排列上具有规律性、周期性．金刚石墨图13­2­1(2)晶体特性的解释:现象原因具有规则的外形晶体微粒有规则地排列各向异性晶体内部从任一结点出发在不同方向的相同距离上的微粒数不同具有多形性组成晶体的微粒可以形成不同的空间分布4.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．5．毛细现象是指浸润液体在细管中上升的现象,以及不浸润液体在细管中下降的现象,毛细管越细,毛细现象越明显．6．液晶的物理性质(1)具有液体的流动性．(2)具有晶体的光学各向异性．(3)从某个方向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．易错判断(1)单晶体的所有物理性质都是各向异性的．(×)(2)草叶上的露珠呈球形是表面张力引起的．(√)(3)液晶是液体和晶体的混合物．(×)知识点2饱和汽、饱和汽压和相对湿度1．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做未饱和汽．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的,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．2．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＝eq\o(→,\s\up14(水蒸气的实际压强),\s\do14(同温下水的饱和汽压))eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(B＝\f(p,ps)×100%)).知识点3气体分子动理论和气体的压强1．气体分子之间的距离远大于分子直径,气体分子之间的作用力十分微弱,可以忽略不计．2．气体分子的速率分布,表现出“中间多,两头少”的统计分布规律．3．气体分子向各个方向运动的机会均等．4．温度一定时,某种气体分子的速率分布是确定的,速率的平均值也是确定的,温度升高,气体分子的平均速率增大,但不是每个分子的速率都增大．5．气体压强(1)产生的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)决定气体压强大小的因素①宏观上:决定于气体的温度和体积．②微观上:决定于分子的平均动能和分子数密度．易错判断(1)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．(×)(2)只要能增加气体分子热运动的剧烈程度,气体的温度就可以升高．(√)(3)绝对湿度是指空气中所含水蒸气的压强．(√)知识点4气体实验定律和理想气体状态方程1．气体实验定律(1)等温变化——玻意耳定律:①内容:一定质量的某种气体,在温度不变的情况下,压强与体积成反比．②公式:p1V1＝p2V2或pV＝C(常量)．(2)等容变化——查理定律:①内容:一定质量的某种气体,在体积不变的情况下,压强与热力学温度成正比．②公式:eq\f(p1,p2)＝eq\f(T1,T2)或eq\f(p,T)＝C(常数)．(3)等压变化——盖—吕萨克定律:①内容: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．②公式:eq\f(V1,V2)＝eq\f(T1,T2)或eq\f(V,T)＝C(常数)．2．理想气体及其状态方程(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．(2)状态方程:eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)或eq\f(pV,T)＝C(常数)．易错判断(1)若气体的温度逐渐升高,则其压强可以保持不变．(√)(2)一定质量的理想气体在等压变化时,其体积与摄氏温度成正比．(×)(3)压强极大的气体不遵从气体实验定律．(√)(对应学生用书第231页)固体和液体的性质气体分子动理论1．晶体和非晶体(1)单晶体具有各向异性,但不是在各种物理性质上都表现出各向异性．(2)只要是具有各向异性的物体必定是晶体,且是单晶体．(3)只要是具有确定熔点的物体必定是晶体,反之,必是非晶体．(4)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化．2．液体表面张力(1)形成原因:表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大,分子间的相互作用力表现为引力．(2)表面特性:表面层分子间的引力使液面产生了表面张力,使液体表面好像一层绷紧的弹性薄膜．(3)表面张力的效果:表面张力使液体表面具有收缩趋势,使液体表面积趋于最小,而在体积相同的条件下,球形的表面积最小．[题组通关]1．(2017·全国Ⅰ卷)氧气分子在0℃和100℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图13­2­2中两条曲线所示．下列说法正确的是()图13­2­2A．图中两条曲线下面积相等B．图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形C．图中实线对应于氧气分子在100℃时的情形D．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目E．与0℃时相比,100℃时氧气分子速率出现在0～400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大ABC[A对:面积表示总的氧气分子数,二者相等．B对:温度是分子平均动能的标志,温度越高,分子的平均动能越大,虚线为氧气分子在0℃时的情形,分子平均动能较小．C对:实线为氧气分子在100℃时的情形．D错:曲线给出的是分子数占总分子数的百分比．E错:速率出现在0～400m/s区间内,100℃时氧气分子数占总分子数的百分比较小．]2．下列说法正确的是()【导学号:84370506】A．石墨和金刚石都是晶体,都是由碳元素组成的单质,但它们的原子排列方式不同B．晶体和非晶体在熔化过程中都吸收热量,温度不变C．液晶的光学性质随温度的变化而变化D．液晶的分子排列会因所加电压的变化而变化,由此引起光学性质的改变E．不是所有的物质都有液晶态ADE[石墨和金刚石都是晶体,都是由碳元素组成的单质,但它们的原子排列方式不同,选项A正确．晶体在熔化过程中吸收热量,温度不变;非晶体在熔化过程中吸收热量,温度升高,选项B错误．液晶的光学性质与温度的高低无关,其随所加电压的变化而变化,即液晶的分子排列会因所加电压的变化而变化,由此引起光学性质的改变,选项C错误,D正确．不是所有的物质都有液晶态,选项E正确．]3．下列说法正确的是()A．在一定温度下,同种液体的饱和汽的分子数密度也会变化B．相对湿度是100%,表明在当时温度下,空气中水汽还没达到饱和状态C．处在液体表面层的分子与液体内部的分子相比有较大的势能D．空气的相对湿度越大,空气中水蒸气的压强越接近同一温度时水的饱和汽压E．露水总是出现在夜间和清晨,原因是气温的变化使空气里原来饱和的水蒸气液化CDE[饱和汽的分子数密度仅由温度决定,温度越高,饱和汽的分子数密度越大,故A错误;相对湿度是指空气中水蒸气的实际压强与同一温度下水的饱和汽压之比,相对湿度是100%,表明在当时的温度下,空气中的水蒸气已达到饱和状态,故B错误;液体表面层的分子间距离大于液体内部分子间的距离,液体内部分子间作用力接近于零,由于分子间的引力势能随分子间距增大而增大,故C正确;空气的相对湿度越大,空气中水蒸气的压强越接近同一温度下水的饱和汽压,故D正确;露水总是出现在夜间和清晨,是因为气温的变化使空气里原来饱和的水蒸气液化,故E正确．]4．下列说法正确的是()A．把一枚针轻放在水面上,它会浮在水面．这是由于水表面存在表面张力的缘故B．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠,而在干净的玻璃板上却不能．这是因为油脂使水的表面张力增大的缘故C．在围绕地球飞行的宇宙飞船中,自由飘浮的水滴呈球形．这是表面张力作用的结果D．在毛细现象中,毛细管中的液面有的升高,有的降低,这与液体的种类和毛细管的材质有关E．当两薄玻璃板间夹有一层水膜时,在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开．这是由于水膜具有表面张力的缘故ACD[水的表面张力托起针,A正确;水在油脂上不浸润,在干净的玻璃上浸润,B错误,C、D正确;在垂直于玻璃板方向很难将夹有水膜的玻璃板拉开是因为大气压的作用,E错误．][反思总结]晶体理解的四点提醒1单晶体的各向异性是指晶体的某些物理性质显示各向异性.2不能从形状上区分晶体与非晶体.3晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化.4液晶既不是晶体也不是液体.气体实验定律和理想气体状态方程的应用1．理想气体状态方程与气体实验定律的关系2．两个重要的推论(1)查理定律的推论:Δp＝eq\f(p1,T1)ΔT(2)盖—吕萨克定律的推论:ΔV＝eq\f(V1,T1)ΔT[多维探究]考向1气体实验定律的应用1．(2017·全国Ⅰ卷)如图13­2­3所示,容积均为V的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通,阀门K2位于细管的中部,A、B的顶部各有一阀门K1、K3;B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)．初始时,三个阀门均打开,活塞在B的底部;关闭K2、K3,通过K1给汽缸充气,使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1.已知室温为27℃,汽缸导热．图13­2­3(1)打开K2,求稳定时活塞上方气体的体积和压强;(2)接着打开K3,求稳定时活塞的位置;(3)再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20℃,求此时活塞下方气体的压强．[解析](1)设打开K2后,稳定时活塞上方气体的压强为p1,体积为V1.依题意,被活塞分开的两部分气体都经历等温过程．由玻意耳定律得p0V＝p1V1 ①(3p0)V＝p1(2V－V1) ②联立①②式得V1＝eq\f(V,2) ③p1＝2p0. ④(2)打开K3后,由④式知,活塞必定上升．设在活塞下方气体与A中气体的体积之和为V2(V2≤2V)时,活塞下气体压强为p2.由玻意耳定律得(3p0)V＝p2V2 ⑤由⑤式得p2＝eq\f(3V,V2)p0 ⑥由⑥式知,打开K3后活塞上升直到B的顶部为止;此时p2为p′2＝eq\f(3,2)p0.(3)设加热后活塞下方气体的压强为p3,气体温度从T1＝300K升高到T2＝320K的等容过程中,由查理定律得eq\f(p′2,T1)＝eq\f(p3,T2) ⑦将有关数据代入⑦式得p3＝1.6p0. ⑧[答案](1)eq\f(V,2)2p0(2)上升直到B的顶部(3)1.6p02．如图13­2­4所示,有一圆柱形汽缸,上部有固定挡板,汽缸内壁的高度是2L,一个很薄且质量不计的活塞封闭一定质量的理想气体,开始时活塞处在离底部L高处,外界大气压强为1.0×105Pa,温度为27℃,现对气体加热,求:当加热到427℃时,封闭气体的压强.【导学号:84370507】图13­2­4[解析]设汽缸横截面积为S,活塞恰上升到汽缸上部挡板处时,气体温度为T2,气体做等压变化,则对于封闭气体,初状态:T1＝(27＋273)K,V1＝LS,p1＝p0;末状态:V2＝2LS,p2＝p0.由eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2),解得:T2＝600K,即t2＝327 ℃设当加热到427℃时气体的压强变为p3,在此之前活塞已上升到汽缸上部挡板处,气体做等容变化,则对于封闭气体,初状态:T2＝600K,V2＝2LS,p2＝1.0×105Pa;末状态:T3＝700K,V3＝2LS.由eq\f(p3,T3)＝eq\f(p2,T2),代入数据得:p3＝1.17×105Pa.[答案]1.17×105Pa(2016·全国Ⅱ卷)一氧气瓶的容积为0.08m3,开始时瓶中氧气的压强为20个大气压．某实验室每天消耗1个大气压的氧气0.36m3.当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时,需重新充气．若氧气的温度保持不变,求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天．[解析]设氧气开始时的压强为p1,体积为V1,压强变为p2(2个大气压)时,体积为V2.根据玻意耳定律得p1V1＝p2V2 ①重新充气前,用去的氧气在p2压强下的体积为V3＝V2－V1 ②设用去的氧气在p0(1个大气压)压强下的体积为V0则有p2V3＝p0V0 ③设实验室每天用去的氧气在p0下的体积为ΔV,则氧气可用的天数为N＝eq\f(V0,ΔV) ④联立①②③④式,并代入数据得N＝4(天)． ⑤[答案]4天考向2理想气体状态方程的应用3．如图13­2­5所示,粗细均匀的弯曲玻璃管A、B两端开口,管内有一段水银柱,中管内水银面与管口A之间气体柱长为40cm,气体温度为27℃.将左管竖直插入水银槽中,整个过程温度不变,稳定后右管内水银面和中管内水银面出现4cm的高度差．已知大气压强p0＝76cmHg,气体可视为理想气体．图13­2­5(1)求左管A端插入水银槽的深度d;(2)为使右管内水银面和中管内水银面再次相平,需使气体温度降为多少℃？[解析](1)插入水银槽后封闭气体发生等温变化,由玻意耳定律得p1L1S＝p2L2S插入水银槽后封闭气体的长度为L2＝eq\f(p1L1,p2)＝eq\f(76×40,76＋4)cm＝38cm由题意知,中管水银面下降2cm,左管下端水银进入管中的长度为40cm＋2cm－38cm＝4cm,管外水银面比管内高4cm,故左管A端插入水银槽的深度d＝4cm＋4cm＝8cm.(2)由理想气体状态方程得:eq\f(p2L2S,T2)＝eq\f(p3L3S,T3)当右管内水银面和中管内水银面再次相平时,封闭气柱的长度L3＝L2－4cm－2cm＝32cm,压强p3＝p0＝76cm则气体温度降为T3＝eq\f(p3L3T2,p2L2)＝eq\f(76×32×27＋273,80×38)K＝240K即t3＝T3－273℃＝－33℃.[答案](1)8cm(2)－33℃4．如图13­2­6所示,有两个不计质量的活塞M、N将两部分理想气体封闭在绝热汽缸内,温度均是27℃.M活塞是导热的,N活塞是绝热的,均可沿汽缸无摩擦地滑动,已知活塞的横截面积均为S＝2cm2,初始时M活塞相对于底部的高度为H＝27cm,N活塞相对于底部的高度为h＝18cm.现将一质量为m＝400g的小物体放在M活塞的上表面上,活塞下降．已知大气压强为p0＝1.0×105Pa.图13­2­6(1)求下部分气体的压强多大;(2)现通过加热丝对下部分气体进行缓慢加热,使下部分气体的温度变为127℃,求稳定后活塞M、N距离底部的高度．[解析](1)对两个活塞和重物作为整体进行受力分析得:pS＝mg＋p0S解得p＝1.2×105Pa.(2)对下部分气体进行分析,由理想气体状态方程可得:eq\f(p0hS,T1)＝eq\f(ph2S,T2)得:h2＝20cm,故活塞N距离底部的距离为h2＝20cm对上部分气体进行分析,根据玻意耳定律可得:p0(H－h)S＝pLS得:L＝7.5cm故此时活塞M距离底端的距离为H2＝20＋7.5＝27.5cm.[答案](1)1.2×105Pa(2)27.5cm20cm(2017·贵州七校高三联考)如图所示,水平放置一个长方体的封闭汽缸,用无摩擦活塞将内部封闭气体分为完全相同的A、B两部分．初始时两部分气体压强均为p、热力学温度均为T.使A的温度升高ΔT而保持B部分气体温度不变．则A部分气体的压强增加量为多少？[解析]设温度升高后,A、B压强增加量都为ΔpA部分气体升高温度后体积为VA由理想气体状态方程得:eq\f(pV,T)＝eq\f(p＋ΔpVA,T＋ΔT)对B部分气体,升高温度后体积为VB,由玻意耳定律得:pV＝(p＋Δp)VB两部分气体总体积不变:2V＝VA＋VB解得:Δp＝eq\f(pΔT,2T).[答案]eq\f(pΔT,2T)[反思总结]利用气体实验定律及气体状态方程解决问题的基本思路气体状态变化的图象问题一定质量气体状态变化图象对比图线特点举例p­VpV＝CT(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p­eq\f(1,V)p＝CTeq\f(1,V),斜率k＝CT,即斜率越大,温度越高p­Tp＝eq\f(C,V)T,斜率k＝eq\f(C,V),即斜率越大,体积越小V­TV＝eq\f(C,p)T,斜率k＝eq\f(C,p),即斜率越大,压强越小[题组通关]5．(多选)(2016·全国Ⅱ卷)一定量的理想气体从状态a开始,经历等温或等压过程ab、bc、cd、da回到原状态,其p­T图象如图13­2­7所示,其中对角线ac的延长线过原点O.下列判断正确的是()图13­2­7A．气体在a、c两状态的体积相等B．气体在状态a时的内能大于它在状态c时的内能C．在过程cd中气体向外界放出的热量大于外界对气体做的功D．在过程da中气体从外界吸收的热量小于气体对外界做的功E．在过程bc中外界对气体做的功等于在过程da中气体对外界做的功ABE[由ac的延长线过原点O知,直线Oca为一条等容线,气体在a、c两状态的体积相等,选项A正确;理想气体的内能由其温度决定,故在状态a时的内能大于在状态c时的内能,选项B正确;过程cd是等温变化,气体内能不变,由热力学第一定律知,气体对外放出的热量等于外界对气体做的功,选项C错误;过程da气体内能增大,从外界吸收的热量大于气体对外界做的功,选项D错误;由理想气体状态方程知:eq\f(paVa,Ta)＝eq\f(pbVb,Tb)＝eq\f(pcVc,Tc)＝eq\f(pdVd,Td)＝C,即paVa＝CTa,pbVb＝CTb,pcVc＝CTc,pdVd＝CTd.设过程bc中压强为p0＝pb＝pc,过程da中压强为p′0＝pd＝pa.由外