第2讲　固体液体和气体

第2讲固体、液体和气体第十四章热学1.了解固体的微观结构，知道晶体和非晶体的特点，了解液晶的主要性质。2.了解表面象和毛细现象，知道它们的产生原因。3.掌握气体压强的计算方法及气体压强的微观解释。4.能用气体实验定律解决实际问题，并会分析气体图像问题。学习目标目

录CONTENTS夯实必备知识01研透核心考点02提升素养能力03夯实必备知识1一、固体和液体1.固体 (1)分类:固体分为______和________两类。晶体又分为________和________。晶体非晶体单晶体多晶体

分类比较

晶体非晶体单晶体多晶体外形有规则的几何形状没有确定的几何形状没有确定的几何外形熔点确定______不确定物理性质各向异性__________各向同性典型物质石英、云母、明矾、食盐各种金属玻璃、橡胶、蜂蜡、松香、沥青转化晶体和非晶体在一定条件下可以相互______ (2)晶体和非晶体的比较确定各向同性转化2.液体 (1)液体的表面

①作用效果:使液面具有______的趋势。

②方向:表面液面相切，跟这部分液面的分界线______。 (2)毛细现象:指浸润液体在细管中______的现象，以及不浸润液体在细管中______的现象。毛细管越细，毛细现象越明显。收缩垂直上升下降流动异体积二、气体密集程度气体实验定律分子势能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某种气体，在变的情况下，压强与体积成______一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，压强与热力学______一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积与热力学______反比正比正比

玻意耳定律查理定律盖－吕萨克定律表达式p1V1＝__________=________=______微观解释一定质量的某种理想气体，持不变时，分子的平均动能______。体积减小时，分子的数密度______，气体的压强______一定质量的某种理想气体，体积保持不变时，分子的数密度__________，高时，分子的平均动能______，气体的压强______一定质量的某种理想气体，高时，分子的平均动能______。只有气体的体积同时增大，使分子的数密度_____，才能保持压强不变p2V2

不变增大增大保持不变增大增大增大减小

玻意耳定律查理定律盖－吕萨克定律图像

1.思考判断×(1)晶体的所有物理性质都是各向异性的。()(2)有无确定的熔点是区分晶体和非晶体比较准确的方法。()(3)液晶具有液体的流动性，又具有晶体的光学各向异性。()(4)船浮于水面上不是由于液体的表面。()(5)在空间站完全失重的环境下，水滴能收缩成标准的球形是因为液体表面作用。()(6)压强极大的气体不再遵从气体实验定律。()√√√√√BC2.(多选)以下各图均来自人教版选择性必修第三册，图甲为P23的正在升空的气球，图乙为P31的食盐颗粒和松香的外形图，图丙为P36的停在水面上的水黾。下列说法正确的是(

)A.食盐是晶体，每个食盐颗粒即为一个单晶体B.松香是非晶体，具有各向同性C.水黾浮于水面上是液体的表面用的结果D.气球中所有气体分子运动的速率都是相同的C3.对一定质量的气体来说，下列几点能做到的是(

)A.保持压强和体积不变而改变它的B.保持压强不变，同时升高减小体积C.保持变，同时增加体积并减小压强D.保持体积不变，同时增加压强并降低B4.(2023·江苏卷，3)如图所示，密闭容器内一定质量的理想气体由状态A变化到状态B，该过程中(

)A.气体分子的数密度增大B.气体分子的平均动能增大C.单位时间内气体分子对单位面积器壁的作用力减小D.单位时间内与单位面积器壁碰撞的气体分子数减小研透核心考点2考点二气体压强的计算考点一固体和液体的性质考点三气体实验定律和理想气体状态方程考点四气体状态变化的图像问题考点一固体和液体的性质1.对晶体和非晶体的理解(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固体必定是晶体，且是单晶体。(3)只要是具有确定熔点的固体必定是晶体，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.对液体表面理解形成原因表面层中分子间的距离比液体分子间的距离大，分子间的相互作用力表现为引力表面的方向和液面相切，垂直于液面上的各条分界线表面的效果表面液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小，在体积相同的条件下，球形的表面积最小典型现象球形液滴、肥皂泡、毛细现象、浸润和不浸润1.(晶体、非晶体)(2025·江苏镇江模拟)对下列几种固体物质的认识正确的有(

)A.食盐熔化过程中，持不变，说明食盐是晶体B.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体C.天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则D.石墨和金刚石的物理性质不同，是由于石墨是非晶体，金刚石是晶体跟踪训练A解析

食盐熔化过程中，持不变，即熔点一定，说明食盐是晶体，故A正确;烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，只能说明云母片是晶体，故B错误;天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列规则，故C错误;石墨和金刚石组成它们的化学元素是相同的，都是碳原子，它们的物理性质不同，是由于碳原子排列结构不同，故D错误。2.(液体的性质)(2025·江苏泰州高三模拟)关于下列各图所对应现象的描述，正确的是(

)BA.图甲中水黾可以停在水面，是因为受到水的浮力作用B.图乙中玻璃容器中的小水银滴呈球形，是因为表面缘故C.图丙中插入水中的塑料笔芯内水面下降，说明水浸润塑料笔芯D.图丁中拖拉机锄松土壤，是为了利用毛细现象将土壤里的水分引上来解析

水黾可以停在水面是因为水的表面缘故，故A错误;水银的表面较大，同时水银不浸润玻璃，这就导致了水银在玻璃容器中会尽可能地减少表面积，从而形成球状，故B正确;当一根内径很细的管垂直插入液体中，浸润液体在管里上升，而不浸润液体在管内下降，故C错误;拖拉机锄松土壤，是为了破坏毛细现象减少水分蒸发，故D错误。考点二气体压强的计算1.平衡状态下气体压强的求法力平衡法选取与气体接触的液柱(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。液体内深h处总压强p＝p0＋ρgh，p0为液面上方的压强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，求得气体的压强2.加速运动系统中封闭气体压强的求法选取与气体接触的液柱(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。3.(求液柱封闭气体的压强)已知大气压强为p0，液体密度均为ρ，重力加速度为g，图中各装置均处于静止状态，求各装置中被封闭气体的压强。跟踪训练

题图戊中，从开口端开始计算，右端大气压强为p0，同种液体同一水平面上的压强相同所以b气柱的压强为pb＝p0＋ρg(h2－h1)a气柱的压强为pa＝pb－ρgh3＝p0＋ρg(h2－h1－h3)。4.(求活塞封闭气体的压强)如图甲、乙、丙所示，汽缸与活塞均处于静止状态，已知大气压强为p0，重力加速度为g，活塞的质量为m，横截面积为S，汽缸、物块的质量均为M，活塞与汽缸间均无摩擦，依次求出各图中汽缸中气体的压强(图乙中汽缸壁厚度不计)。

1.理想气体状态方程与气体实验定律的关系考点三气体实验定律和理想气体状态方程

(ⅰ)求外力增加到200N时，卡销b对活塞支持力的大小;

答案

100N(ⅱ)再将汽缸内气体加热使气体慢升高，求当活塞刚好能离开卡销b时气体的。

答案

327K1.利用气体实验定律解决问题的基本思路2.分析气体状态变化的问题要紧抓三点(1)弄清始、末状态过程中有哪几个物理过程。(2)找出各变化过程是由什么物理量联系起来的。(3)明确每个变化过程遵循什么实验定律。跟踪训练5.如图所示，两根粗细相同、两端开口的直玻璃管A和B，竖直插入同一水银槽中，各用一段水银柱封闭着一定质量同空气，空气柱长度H1>H2，水银柱长度h1>h2，今使封闭气柱降低相同的(大气压保持不变)，则两管中气柱上方水银柱的某著名企业情况是(

)A.A管中向上某著名企业，B管中向下某著名企业B.A管中向下某著名企业，B管中向上某著名企业C.均向下某著名企业，A管某著名企业较多D.均向上某著名企业，A管某著名企业较多C

6.如图甲所示，两侧粗细均匀、横截面积相等、高度均为H＝16cm的U形管，左管上端封闭，右管上端开口。右管中有高h0＝4cm的水银柱，水银柱上表面离管口的距离l＝10cm。管底水平段的体积可忽略，环境T1＝300K，大气压强p0＝76cmHg。(1)若从右侧端口缓慢注入水银(与原水银柱之间无气隙)，恰好使水银柱下端到达右管底部，求此时水银柱的高度h1;(2)若缓慢将U形管倒置，再对密封气体缓慢加热，直至水银柱下表面恰与右管口平齐，如图乙所示，求此时密封气体的T2。答案

(1)14cm

(2)420K解析

(1)设管的横截面积为S，封闭气体发生等，则有(p0＋ρgh0)(2H－h0－l)S＝pHS解得p＝90

cmHg又有p0＋ρgh1＝p，解得h1＝14

cm。

1.四种图像的比较考点四气体状态变化的图像问题类别特点(其中C为常量)举例p－VpV＝CT，即p、V之积越大的等度越高，线离原点越远p－p＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，高类别特点(其中C为常量)举例p－Tp＝T，斜率k＝，即斜率越大，体积越小V－TV＝T，斜率k＝，即斜率越大，压强越小例2

(2024·江西卷，13)可逆斯特林热机的工作循环如图所示。一定质量的理想气体经ABCDA完成循环过程，AB和CD均为等，BC和DA均为等容过程。已知T1＝1200K，T2＝300K，气体在状态A的压强pA＝8.0×105Pa，体积V1＝1.0m3，气体在状态C的压强pC＝1.0×105Pa。求:(1)气体在状态D的压强pD;

答案

2.0×105Pa(2)气体在状态B的体积V2。解析

气体从状态C到状态D的过程发生等，根据玻意耳定律有pCV2＝pDV1代入数据解得V2＝2.0

m3又气体从状态B到状态C发生等容变化，因此气体在状态B的体积V2＝2.0

m3。

答案

2.0m3跟踪训练7.(多选)(2025·某省市联考)如图所示，光滑的绝热汽缸内有一质量为m的绝热活塞，活塞下方封闭一定质量的理想气体，初始时气体状态为A。现用电热丝对汽缸内气体缓慢加热至某一状态B，停止加热前，活塞已经与卡口接触。下列图像能反应封闭气体状态变化的是(

)BD

提升素养能力3A级基础对点练C对点练1

固体和液体的性质1.石墨烯是一种由碳原子紧密堆积成单层二维六边形晶格结构的新材料，一层层叠起来就是石墨，1毫米厚的石墨约有300万层石墨烯。下列关于石墨烯的说法正确的是(

)A.石墨是晶体，石墨烯是非晶体B.石墨烯中的碳原子始终静止不动C.石墨烯熔化过程中碳原子的平均动能不变D.石墨烯中的碳原子对称排列，表现为各向同性解析

石墨有规则的几何形状是晶体，石墨烯是石墨中提取出来的新材料，也有规则的几何形状是晶体，故A错误;石墨烯中的碳原子是一直运动的，故B错误;石墨烯是晶体，在熔化过程中，变，碳原子的平均动能不变，故C正确;石墨烯中的碳原子有规则对称排列，石墨烯是晶体，表现为各向异性，故D错误。AC2.(多选)(2024·黑龙江哈尔滨模拟)喷雾型防水剂的原理是防水剂在玻璃上形成一层薄薄的保护膜，形成类似于荷叶外表的效果，水滴与玻璃接触时呈椭球形，无法停留在玻璃上，从而在遇到雨水的时候，雨水会自然流走，保持视野清晰，如图所示。下列说法正确的是(

)A.雨水分子在永不停息地无规则运动B.照片中的玻璃和水滴之间发生了浸润现象C.水滴呈椭球形是液体表面重力共同作用的结果D.照片中水滴与玻璃表面接触的附着层中水分子间距比水滴的水分子间距小解析

所有分子都在永不停息地做无规则运动，故A正确;浸润即液体在与固体表面接触时能够附着在固体表面的现象，而照片中的玻璃和水之间是不浸润的，故B错误;由于液体表面作用使水滴呈球形，但在重力的作用下水滴呈椭球形，故C正确;水滴表面分子比水滴的稀疏，水滴与玻璃表面接触的附着层中水分子间距比水滴的水分子间距大，表面层分子间表现为引力，使表面层分子有收缩的趋势，从而形成球形，故D错误。D3.(2025·江苏南通模拟)将粗细不同、两端开口的玻璃毛细管插入装有某种液体的容器里，如图所示，则下列说法正确的是(

)A.容器中的液体可能是水银B.若在问天太空舱中进行实验，仍然是较细毛细管中的液面更高C.若用不同液体进行实验，两毛细管中液面的高度差相同D.图中毛细管附着层内的液体分子密度大于液体分子密度解析

水银在玻璃表面是不浸润的，在玻璃管中呈现凸形液面，容器中的液体不可能是水银，故A错误;在太空舱中由于处在失重环境下，毛细现象更明显，液面直接攀升到毛细管顶部，毛细管越细，攀升速度越快，粗细不同的毛细管中液面都与毛细管顶端齐平，故B错误;在毛细现象中，毛细管中液面的高低与液体的种类和毛细管的材质有关，若用不同液体进行实验，两毛细管中液面的高度差不一定相同，故C错误;题图中毛细管内液面呈现浸润现象，说明固体分子对液体分子的引力大于液体分子之间的引力，那么附着层的分子密度将会大于液体分子密度，故D正确。B对点练2

气体压强的计算4.如图所示，内径均匀、两端开口的V形管，B支管竖直插入水银槽中，A支管与B支管之间的夹角为θ，A支管中有一段长为h的水银柱保持静止，下列说法中正确的是(

)A.B管内水银面比管外水银面高hB.B管内水银面比管外水银面高hcosθC.B管内水银面比管外水银面低hcosθD.管内封闭气体的压强比大气压强大hcosθ高水银柱产生的压强解析

以A管中的水银为研究对象，则有pS＋ρghScos

θ＝p0S，则B管内气体的压强为p＝p0－ρghcos

θ，可知p<p0，B管内封闭气体的压强比大气压强小hcos

θ水银柱，则B管内水银面要比管外水银面高出hcos

θ，故B正确。BC5.(多选)如图所示，活塞质量为m，汽缸质量为M，通过弹簧吊在空中，汽缸内封住一定质量的空气，汽缸内壁与活塞间无摩擦，活塞横截面积为S，大气压强为p0，则(

)

B对点练3

气体实验定律和理想气体状态方程6.(2024·海南卷，7)如图为用铝制制作的，一透明薄吸管里有一段油柱(长度不计)，吸管与罐连接处密封良好，罐内气体可视为理想气体，已知罐的容积为330cm3，薄吸管横截面积为0.5cm2，罐外吸管总长度为20cm，当27℃(300K)时，油柱离罐口10cm，不考虑大气压强变化，下列说法正确的是(

)A.若在吸管上标注等差，则刻度左密右疏B.该装置所测高于31.5℃C.该装置所测低于23.5℃D.其他条件不变，缓慢把吸管拉出来一点，则油柱离罐口距离增大

7.(2024·江苏卷，13)某科研实验站有一个密闭容器，容器内有300K、压强为105Pa的理想气体，容器内有一个面积为0.06m2的观测台，现将这个容器某著名企业到月球上，容器内的成240K，整个过程可认为气体的体积不变，月球表面为真空状态。求: (1)在月球上容器内气体的压强; (2)观测台所受的压力大小。

答案

(1)8×104Pa

(2)4.8×103N

B对点练4

气体状态变化的图像问题8.(2023·辽宁卷，5)“空气充电宝”是一种通过压缩空气实现储能的装置，可在用电低谷时储存能量、用电高峰时释放能量。“空气充电宝”某个工作过程中，一定质量理想气体的p－T图像如图所示，该过程对应的p－V图像可能是(

)

A

A.a→b过程，压强减小，变，体积增大B.b→c过程，压强增大，低，体积减小C.c→d过程，压强不变，高，体积减小D.d→a过程，压强减小，高，体积不变

B级

综合提升练(1)若通过电热丝给缸内气体缓慢加热，当活塞刚好移到卡口时，缸内气体多少;(2)若将汽缸沿顺时针转过90°使汽缸开口向上，同时再通过电热丝(体积忽略不计)给缸内气体缓慢加热，当缸内气体2T0时，卡口对活塞的压力多大?

11.(2024·湖南卷，