固体、液体和气体（讲义）解析版

132固体、液体和气体

一、固体的微观结构、晶沐和非晶体液晶的微观结构

1.晶体与非晶体

\\\分类

晶体

非晶体

单晶体多晶体

夕卜形规则不规则不规贝

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

晶粒的排列无规

原子排列有规则无规则

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、明矶、食蓝玻璃、橡胶

2.晶体的微观结构

晶体的微观结构特点：组成晶体的物质微粒有规则见、周期性地在空间排列。

3.液晶

(1)液晶分子既保持排列有序而显示各向里生，又可以自由移动位置，保持了液体的流动性。

(2)液晶分子的位置无序使它像液体,排列有序使它像晶体。

(3)液晶分子的排列从某个方向看比较整齐，而从另外一个方向看则是杂乱无章的。

二、液体的表面张力

1.作用

液体的表面张力使液面具有收缩到表面积遣工的趋势。

2.方向

表面张力跟液面相粗，且跟这部分液面的分界线垂直。

3.大小

液体的温度越高，表面张力虹；液体中溶有杂质时，表曲张力变小；液体的密度越大，

表面张力越大。

三、饱和蒸汽、未饱和蒸汽和饱和蒸汽压相对湿度

1.饱和汽与未饱和汽

⑴饱和汽：与液体处于动态平衡的蒸汽。

(2)未饱和汽：没有达到饱和状态的蒸汽。

2.饱和汽压

(1)定义：饱和汽所具有的压强。

(2)特点：液体的饱和汽压与温度有关，温度越高，饱和汽压越大,且饱和汽压与饱和汽的

体积无关。

3.相对湿度

水筮气的实际压强

空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比。即：相对湿度=同温度水的饱和汽压

四、气体分子运动速率的冗计分布

1.气体分子运动的特点和气体压强

分子很小，间距很大，除碰撞外,

理§性)

不受力.做匀速直线运动—d

分子密度大，碰撞频繁，分子运—.现。性)

动杂乱无章

分子能充满达到的空间，向各个方子，

向运动的分子数相等，分子速率分

布呈“中间多，两头少”的规律

2.气体的压强

(1)产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定

的压力。

(2)决定因素

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的密集程度。

五、气体实验定律理想气体

1.气体实验定律

玻意耳定律查理定律盖一吕萨克定律

一定质量的某种气一定质量的某种气一定质量的某种气

内容体，在温度不变的情体，在体积不变的情体，在压强不变的情

况下，压强与体积成况下，压强与热力学况下，体积与热力学

反比温度成正比温度成正比

表达匕—迨

p\V\=piV212L—21

式T\~TiTI~T2

p忆

//

图象

z

0T0T

2.理想气体状态方程

(1)理想气体：把在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体称为理想气体。在压

强不太大、温度不太低时，实际气体可以看作理想气体。理想气体的分子间除碰撞外不考

虑其他作用，一定质量的某种理想气体的内能仅由温度决定。

⑵理想气体状态方程：嘴=第(质量一定的理想气体)。

士考点速查

热点题型一固体、液体的性质

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，旦是单晶体.

(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)形成的原因：表面层中分子间距离比液体内部分子间距离大，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，液体表面分子势能大于液体内部分子势能.

【典例1】(陕西省铜川一中2021届期中)一定质量的理想气体处于某一平衡状态，此时

其压强为po,有人设计了四种途径，使气体经过四种途径后压强仍为po.这四种途径是()

①先保持体积不变，降低温度，再保持温度不变，压缩体积②先保持体积不变，使气体

升温，再保持温度不变，让体积膨胀③先保持温度不变，使体积膨胀，再保持体积不变，

使气体升温④先保持温度不变，压缩气体，再保持体积不变，使气体降温

A.①、②不可能B.③、④不可能

C.①、③不可能D.①、②、③、④都可能

【答案】D

【解析】由理想气体的状态方程毕=啥可知四种途径都有可能.

【变式I】（广西省玉林一中2021届期末）把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔，它的尖端就

变钝了。产生这一现象的原因是（）

A.玻璃是非晶体，熔化再凝固后变成晶体

B.玻璃是晶体，熔化再凝固后变成非晶体

C.熔化的玻璃表面分子间表现为引力使其表面绷紧

D.熔化的玻璃表面分子间表现为斥力使其表面扩张

【答案】C

【解析】玻璃是非晶体，熔化再凝固后仍然是非晶体，故A、B错误；玻璃裂口尖端放在

火焰上烧熔后尖端变钝，是表面张力的作用，因为表面张力具有减小表面积的作用，即使

液体表面绷紧，故C正确，D错误。

【变式2】（山东省临沂一中2021届期中）固体甲和固体乙在一定压强下的熔解曲线如图

所示，横轴表示时间t,纵轴表示温度T。下列判断正确的有（）

A.固体甲一定是晶体，固体乙一定是非晶体

B.固体甲不一定有确定的几何外形，固体乙一定没有确定的几何外形

C.在热传导方面固体甲一定表现出各向异性，固体乙一定表现出各向同性

D.固体甲和固体乙的化学成分有可能相同

E.图线甲中ab段温度不变，所以甲的内能不变

【答案】ABD

【解析】晶体具有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，所以固体甲一定是晶沐，固体乙

一定是非晶体，故A正确；固体甲若是多晶体，则不一定有确定的几何外形，固体乙是非

晶体，一定没有确定的几何外形，故B正确；在热传导方面固体甲若是多晶体，则一定不

表现出各向异性，固体乙一定表现出各向同性，故C错误；固体甲一定是晶体，有些非晶

体在一定条件下可以转化为晶体，则固体甲和固体乙的化学成分有可能相同，故D正确;

晶体在熔化时温度不变，但由于晶体吸收热量，内能在增大，故E错误。

热点题型二气体压强的计算

1.气体压强的计算

气体压强是气体分子热运动撞击器壁产生的压力，因此可根据平衡或牛顿运动定律计算气

体压强的大小.

2.常见两种模型

(1)活塞模型(用活塞封闭一定质量的气体)

(2)连通器模型(用液柱封闭一定质量的气体)

3.理解气体压强的三个角度

产生

气体分子对容器壁频繁地碰撞产生的

原因

宏观

决定于气体的温度和体枳

决定上

因素微观取决于分子的平均动能和分子的密集

上程度

计算a=0力的平衡条件

方法存0牛顿第二定律

4.平衡状态下气体压强的求法

选取与气体接触的液柱（或活塞）为研究对象进行受力分

力平

析，得到液柱［或活塞）的受力平衡方程，求得气体的压

衡法

强

在连通器中，同一种液体（中间不间断）同一深度处压强

等压

相等.液体内深h处总压强p=po+pgh,〃o为液面上方

而法

的压强

选取假想的液体薄片（自身重力不计）为研究对象，分析

液片

液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液

法

片两侧压强相等方程，求得气体的压强

5.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.

【典例I】（海南省三亚一中2021届期末）如图所示，下端用橡皮管连接的两根粗细相

同的玻璃管竖直放置，右管开口，左管内被封闭一段气体，水银面比右管低，现保持左管

不动，为了使两管内水银面一样高，下面采取的措施可行的是（）

A.减小外界气压B.从U形管的右管向内加水银

C.把U形管的右管向上移动D.把U形管的右管向下移动

【答案】D

【解析】要使两管内水银面一样高,左管中空气的压强应减小，由玻意耳定律可知，气体

的体积应增大，右管必须向下移动，D正确。

【变式1】（甘肃省金昌一中2021届期中）如图所示，一向右开口的汽缸放置在水平地

面上，活塞可无摩擦移动且不漏气，汽缸中间位置有小挡板.初始时，外界大气压强为po,

活塞紧压小挡板处，现缓慢升高汽缸内气体温度，则如图所示的p—T图象能正确反映汽缸

内气体压强变化情况的是（）

OTOTOTO

ABCD

【解析】B

【解析】初始时刻，活塞紧压小挡板，说明汽缸中的气体压强小于外界大气压强，缓慢升

高汽缸内气体温度，气体先做等容变化，温度升高，压强增大，当压强等于大气压时活塞

离开小挡板，气体做等压变化，温度升高，体积增大，A、D错误.在p-T图象中，等容

线为通过原点的直线，所次C错误.

【变式2】（黑龙江省大庆一中2021届模拟）用如图4所示的实睑装置来研究气体等容变

化的规律.A、B管下端由软管相连，注入不定量的水银，烧瓶中封有一定量的理想气体，

开始时A、B两管中水银面一样高，那么为了保持瓶中气体体积不变（）

A.将烧瓶浸入热水中时，应将A管向上移动B.将烧瓶浸入热水中时，应将A管向下

移动

C.将烧瓶浸入冰水中时，应将A管向上移动D.将烧瓶浸入冰水中时，应将A管向下

移动

【答案】AD

【解析】由毕=C（常量）可知，在体积不变的情况下，温度升高，气体压强增大，右管A

水银面要比左管B水银面高，故选项A正确；同理可知选项D正确.

热点题型三气体实验定律的应用

1.三大气体实脸定律

（1）玻意耳定律（等温变化）:

pWl=p2V2或〃V=C（常数）.

（2）查理定律（等容变化）：卷=%或与=。（常数）.

（3）盖一吕萨克定律（等压变化）：或Vi=V/A厅V=C（常数）.

2.利用气体实脸定律解决问题的基本思路

鼻标根据题意，选出所研究的某一部分一定质量的气体

分别找出这部分气体状态发生变化前后的p、KT

心千少数值或表达式，压强的确定是关键_____________

出事1）~1认清变化过程，正确选用物理规律_____________

顶施）一］选择实验定律列式求解，有时要讨论结果的合理性

3.理想气体实验定律的微观解释

⑴等温变化

一定质量的气体，温度保持不变时，分子的平均动能不变，在这种情况下，体积减小时，

分子的密集程度增大，气味的压强增大.

（2）等容变化

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，气体的压强增大.

（3）等压变化

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.

【典例3】（山西省忻州一中2021届模拟）一定质量理想气体的状态经历了如图12所示的

ab、be、cd、da四个过程，其中be的延长线通过原点，cd垂直于ab且与水平轴平行，da

与be平行，则气体体积在（）

图12

A.ab过程中不断增大B.be过程中保持不变

C.cd过程中不断增大D.da过程中保持不变

【答案】AB

a

o\

【解析】首先，因为be的延长线通过原点，所以be是等容线，即气体体积在be过程中保

持不变，B正确；ab是等温线，压强减小则体积增大，A正确；cd是等压线，温度降低则

体积减小，C错误；连接aO交cd于e,如图所示，则a?是等容线，即Va=Ve,因为VdVc,

所以VdVa,da过程中体积不是保持不变，D错误.本题选A、B.

【变式1】（河南省新乡一中2021届模拟）一定质量的理想气体经过一系列过程，如图3

所示，下列说法中正确的是（）

图3

A.a—b过程中，气体体枳增大，压强减小B.b-c过程中，气体压强不变，体积增

大

C.c—a过程中，气体压强增大，体积变小D.c—a过程中，气体内能增大，体积不

变

【答案】AD

【解析】a-b过程中，气体温度不变，压强减小，根据n核V=C,可知体积增大，选项A

正确；b—c过程中，气体压强不变，温度降低，根据毕=C,则体积减小，选项B错误；

c-a过程中，气体压强增大，温度升高，气体内能增大，因p-T线是过原点的直线，故

气体的体积不变，选项D正确；故选A、D.

【变式2】如图所示，一