气体、固体与液体.ppt

1、第2讲气体、固体与液体,基础导学,一、气体 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等于容器 的容积 单位：米3(m3)，1 m3103 dm3(L)106 cm3(mL) (2)温度(T或t)： 摄氏温标与热力学温标关系：T(t273)K，Tt.,(3)压强p： 气体的压强：气体作用在器壁单位面积上的压力 气体压强的特点：封闭气体压强处处相等 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：1 atm76 cmHg1.013105 Pa,1 mmHg 133 Pa.,4气体热

2、现象的微观意义 (1)气体分子运动的特点： 由于气体分子间的距离较大(约为分子直径的10倍)，故气体分子可看做质点 气体分子间的碰撞十分频繁 气体分子运动的统计规律：某任一时刻，气体分子沿各方向运动的机会均 等，即沿各个方向运动的分子数目相同；大量分子的无规则运动，其速率按一 定规律分布，即“中间多、两头少”的分布规律(“中间多”是指处于中间速率 的分子数多；“两头少”是指速率很大的和速率很小的分子数少) (2)分子的平均动能： 意义：物质分子由于热运动而具有的动能的平均值，叫分子平均动能 温度是分子平均动能的标志 物质分子的平均动能取决于温度，与物质机械运动情况无关,(3)气体压强的微观解释

3、： 气体的压强是由气体中大量做无规则热运动的分子对器壁频繁持续的碰撞产生 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 明确气体压强的决定因素：气体分子密度与平均动能 (4)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

4、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,二、晶体和非晶体 1晶体与非晶体 (1)物理性质：有些晶体在物理性质上表现为各向异性，非晶体的物理性质表 现为各向同性 (2)熔点：晶体具有一定的熔化温度，非晶体没有一定的熔化温度 2单晶体与多晶体 (1)单晶体整个物体就是一个晶体，具有天然的有规则的几何形状，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 (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

5、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有规则地排列 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 粒数不同 晶体的多型性是由于组成晶体的微粒不同的空间排列形成的 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

6、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,五、饱和汽湿度 1饱和汽与未饱和汽 (1)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,自我诊断,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

7、而变化 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 答案：C,2在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡，由烧热的针接触其上一点，蜡熔化的范围 如图21甲乙丙所示，而甲、乙、丙三种固体在熔解过程中温度随加热时间变化 的关系如图21丁所示 (),A甲、乙为非晶体，丙是晶体 B甲、丙为晶体，乙是非晶体 C甲、丙为非晶体，丙是晶体 D甲为多晶体，乙为非晶体，丙为单晶体,图21,解析：

8、由图甲乙丙可知：甲、乙各向同性，丙各向异性；由图丁可知：甲、 丙有固定熔点，乙无固定熔点，所以甲、丙为晶体，乙是非晶体其中甲为 多晶体，丙为单晶体 答案：BD,3(2010重庆卷，15)给旱区送水的消防车停于水平地面，在缓慢放水过程中， 若车胎不漏气，胎内气体温度不变、不计分子间势能，则胎内气体 () A从外界吸热 B对外界做负功 C分子平均动能减小 D内能增加 解析：选胎内气体为研究对象由于气体温度不变，气体状态变化遵循玻意 耳定律放水前气体的压强大，在放水过程中，气体的压强逐渐减小，体积 增大，气体对外界做正功，B错误由热力学第一定律知UWQ，气体 温度不变，分子的平均动能不变，内能不变，

9、从外界吸收热量，A正确，C、 D错误 答案：A,图22,图23,6(2010上海单科，28)用DIS研究一定质量气体在温度不变时，压强与体积关系 的实验装置如图24所示，实验步骤如下：,图24,把注射器活塞移至注射器中间位置，将注射器与压强传感器、数据采集器、 计算机逐一连接； 移动活塞，记录注射器的刻度值V，同时记录对应的由计算机显示的气体压 强值p；,图25,用V1/p图象处理实验数据，得出如图25所示图线 (1)为了保持封闭气体的质量不变，实验中采取的主要措施 是_； (2)为了保持封闭气体的温度不变，实验中采取的主要措施 是_和_； (3)如果实验操作规范正确，但如图所示的V1/p图线

10、不过原点，则V0代表 _.,解析：(1)通过涂润滑油可使注射器不漏气 (2)缓慢移动活塞是为了有足够的时间使封闭气体与外界热交换，不用手握住注射器 也是为了不使手上的热量传递给气体 (3)注射器与压强传感器连接部位有气体，从而使图线不过原点 答案：(1)在注射器活塞上涂润滑油 (2)移动活塞要缓慢不能用手握住注射器封闭气体部分 (3)注射器与压强传感器连接部位的气体体积,一、气体分子的运动特点与统计规律列表,二、气体实验定律图象,三、晶体和非晶体的比较,气体实验定律及理想气体状态方程的应用,【例1】 (1)下列说法正确的是() A一定质量的理想气体，若体积不变，当分子热运动变得剧烈时，压强一定

11、变大 B热量只能从高温物体传到低温物体 C物体的温度越高，每个分子的动能越大 D如果没有漏气，也没有摩擦的能量损失，内燃机就可以把内能全部转化为机 械能,图26,反思领悟：应用实验定律及状态方程解题的一般步骤 (1)明确研究对象，即某一定质量的理想气体； (2)确定气体在始末状态的参量p1、V1、T1及p2、V2、T2； (3)由实验定律或状态方程列式求解 (4)讨论结果的合理性,如图27所示，带有刻度的注射器竖直固定在铁、 架台上，其下部放入盛水的烧杯中注射器活塞的横截 面积S5105 m2，活塞及框架的总质量m05102 kg， 大气压强p01.0105 Pa.当水温为t013时，注射器内

12、 气体的体积为5.5 mL.(g10 m/s2) (1)向烧杯中加入热水，稳定后测得t165时， 气体的体积为多大？ (2)保持水温t165不变，为使气体的体积恢复到5.5 mL，则要在框架上挂 质量多大的钩码？,图27,气体实验定律图象的应用,图28,【例2】如图28所示，一定质量的理想气体从状态a 经历了温度缓慢升高到状态d的变化，下面的表格和 VT图各记录了其部分变化过程，试求： (1)温度325 K时气体的压强 (2)温度250 K时气体的体积,图29,一定质量的某种理想气体从状态A开始按图 29所示的箭头方向经过状态B达到状态C.已 知气体在A状态时的体积为1.5 L，求： (1)气

13、体在状态C时的体积； (2)从微观上解释从状态B到状态C气体压强变化的原因； (3)说明AB、BC两个变化过程是吸热还是放热，并比较热量大小,气体实验定律与热力学定律的综合应用,【例3】 (1)下列说法中正确的是 () A第二类永动机不可能制成是因为它违反了能量守恒定律 B悬浮微粒越大，在某一瞬间撞击它的液体分子数就越多，布朗运动越明显 C内能向机械能转化是有条件的，即环境中必须存在温度差，通过科技创新， 我们能够研制出内能全部转化为机械能的热机 D温度升高，分子热运动的平均动能一定增大，但并非所有分子的速率都增大 (2)一定质量的理想气体从状态A变化到状态B，再变化到状态C，其状态变化过程

14、的pV图象如图210所示已知该气体在状态A时的温度为27.则：,该气体在状态B、C时的温度分别为多少？ 该气体从状态A到状态C的过程中内能的变化量是多大？ 该气体从状态A到状态C的过程中是吸热，还是放热？传递的热量是多少？,(2010海南卷，17)(1)下列说法正确的是_(填入正确选项前的字母) A当一定量气体吸热时，其内能可能减小 B玻璃、石墨和金刚石都是晶体，木炭是非晶体 C单晶体有固定的熔点，多晶体和非晶体没有固定的熔点 D当液体与大气相接触时，液体表面层内的分子所受其他分子作用力的合力 总是指向液体内部 E气体分子单位时间内与单位面积器壁碰撞的次数，与单位体积内气体的分 子数和气体温度

15、有关,图211,(2)如图211，体积为V、内壁光滑的圆柱形导热气缸顶部 有一质量和厚度均可忽略的活塞；气缸内密封有温度为 2.4T0、压强为1.2p0的理想气体p0和T0分别为大气的压强 和温度已知：气体内能U与温度T的关系为UT，为 正的常量；容器内气体的所有变化过程都是缓慢的求： 气缸内气体与大气达到平衡时的体积V1； 在活塞下降过程中，气缸内气体放出的热量Q.,考查实验定律的图象,1(2010江苏单科，12A(1)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 (),2. 一定质量的理想气体，由初始状态A开

16、始， 按图212中箭头所示的方向进行了一系列 状态变化，最后又回到初始状态A，即AB CA(其中BC与纵轴平行，CA与横轴平行)， 这一过程称为一个循环，则： (1)由AB，气体分子的平均动能_(填“增大”、“减小”或“不变”) (2)由BC，气体的内能_(填“增大”、“减小”或“不变”) (3)CA，气体_热量(填“吸收”或“放出”) (4)已知气体在A状态时的温度为300 K，且VC3VA，PB2PA，求气体在一个 循环过程中的最高温度为_ K.,图212,答案：(1)增大(2)减小(3)放出(4)1 800,3(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2.6103 J

17、， 气体的内能减少了5.4103 J，则在此过程中_ A气体放出了2.8103 J的热量 B气体吸收了2.8103 J的热量 C气体放出了8.0103 J的热量 D气体吸收了8.0103 J的热量,(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213所示若气体在状态A 的体积VA2103 m3.求气体在状态C时的体积 解析：由题图可知，AB过程为等容过程，即 VBVA2103 m3 BC过程为等温过程，则有pBVBpCVC 解得：状态C的体积VC1.5103 m3. 答案：(1)A(2)1.5103 m3,图213,实验定律及状态方程的应用,4. (2010上海单科，22)如图2

18、14，上端开口的圆柱 形气缸竖直放置，截面积为5103 m2，一定质量 的气体被质量为2.0 kg的光滑活塞封闭在气缸内，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，使活塞离气缸底部的高度由0.50 m缓慢地变为 0.51 m，则此时气体的温度为_ .,图214,5(2010山东理综)如图215所示，一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔热材 料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为V0，开始时内部封闭气体的压强为p0.经 过太阳曝晒，气体温度由T0300 K升至T1350 K.,(1)求此时气体的压强 (2)保持T1350 K不变，缓慢抽出部分气

19、体，使气体压强再变回到p0.求集热器内 剩余气体的质量与原来总质量的比值判断在抽气过程中剩余气体是吸热还是放 热，并简述原因,图215,6.一足够高的直立气缸上端开口，用一个厚度不计的 活塞封闭了一段高为80 cm的气柱，活塞的横截面积 为0.01 m2，活塞与气缸间的摩擦不计，气缸侧壁通过 一个开口与U形管相连，开口离气缸底部的高度为70 cm， 开口管内及U形管内的气体体积忽略不计，已知图216 所示状态时气体的温度为7，U形管内水银面的高度差h15 cm，大气压强 P01.0105 Pa保持不变，水银的密度13.6103 kg/m3，g10 m/s2.求： (1)活塞的重力； (2)现在

20、活塞上添加沙粒，同时对气缸内的气体加热，始终保持活塞的高度不 变，此过程缓慢进行，当气体的温度升高到37时，U形管内水银面的高度差 为多少？,图216,实验定律和热力学定律的综合应用,7. (2010全国卷，16)如图217所示，一绝热容 器被隔板K隔开成a、b两部分，已知a内有一定量 的稀薄气体，b内为真空抽开隔板K后，a内气 体进入b，最终达到平衡状态在此过程中() A气体对外界做功，内能减少 B气体不做功，内能不变 C气体压强变小，温度降低 D气体压强变小，温度不变,图217,8.如图218是用导热性能良好的材料制成的气体实验装置， 开始时封闭的空气柱长度为22 cm，现用竖直向下的外力

21、 F压缩气体，使封闭的空气柱长度变为2 cm，人对活塞做 功100 J，大气压强为p01.0105 Pa，不计活塞的重力问： (1)若用足够长的时间缓慢压缩，求压缩后气体的压强有多大？ (2)若以适当的速度压缩气体时，向外散失的热量为20 J，则气体的内能增加多 少？(活塞的横截面积S1 cm2),图218,解析：(1)设压缩后气体的压强为p，活塞的横截面积为S，l022 cm，l2 cm， V0l0S，VlS，缓慢压缩，气体温度不变，由玻意耳定律得：p0V0pV 解得p1.1106 Pa. (2)大气压力对活塞做功W1p0S(l0l)2 J 人做功W2100 J，由热力学第一定律： UW1W

22、2Q 代入数据，解得U82 J. 答案：(1)1.1106 Pa(2)82 J,9某学校科技兴趣小组，利用废旧物品制作了一个简易气温计：在一个空葡萄酒 瓶中插入一根两端开口的玻璃管，玻璃管内有一段长度可忽略的水银柱，接口 处用蜡密封，将酒瓶水平放置，如图219所示已知：该装置密封气体的体积 为560 cm3，玻璃管内部横截面积为0.5 cm2，瓶口外的有效长度为48 cm.当气温 为7时，水银柱刚好处在瓶口位置,(1)求该气温计能测量的最高气温 (2)假设水银柱从瓶口处缓慢移动到最右端的过程中，密封气体从外界吸收 3.2 J热量，问在这一过程中该气体的内能如何变化？变化了多少？(已知大气压 为

23、1105 Pa),图219,综合考查,10(1)如图220所示是氧气分子在不同温度(0和100)下的速率分布，由图可 得信息：同一温度下，氧气分子呈现出_的分布规律；随着温度的升 高，氧气分子的平均速率_,图220,(2)如图221所示为一定质量的某种理想气体由状 态A经过状态C变为状态B的图象，下列说法正确的 是_ A该气体在状态A时的内能等于在状态B时的内能 B该气体在状态A时的内能等于在状态C时的内能 C该气体在状态A至状态B为吸热过程 D该气体由状态A至状态C对外界所做的功大于从状态C至状态B对外界所做的功,图221,(3)如图222所示，用面积为S的活塞在气缸内封闭着一定质 量的空气

24、，活塞上放一砝码，活塞和砝码的总质量为m，现 对气缸缓缓加热使气缸内的空气温度从T1升高到T2，且空气 柱的高度增加了l，已知加热时气体吸收的热量为Q，外界 大气压强为p0，问此过程中被封闭气体的内能变化了多少？,图222,解析：(2)从题图图线可推知A、B两点等温，所以内能相等， A项正确；三点中C点的温度最低，所以对应的内能最小，B项错误；气体由状态A至状态B，膨胀对外做功，所以要吸热，C项正确；从面积角度看，气体由状态A至状态C对外界所做的功小于从状态C至状态B对外界所做的功，D项错误,(3)由受力分析和做功分析知，在气体缓缓膨胀过程中，活塞与砝码的压力对气体 做负功，大气压力对气体做负

25、功，根据热力学第一定律得 UWQmglp0slQ. 答案：(1)中间多，两头少变大(2)AC (3)mglp0slQ,11(2010新课标全国卷，33)(1)关于晶体和非晶体，下列说法正确的是 _(填入正确选项前的字母) 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,(2)如图223所示，一开口气缸内盛有密度为的某种液体； 一长为l的粗细均匀的小瓶底朝上漂浮在液体中，平衡时小瓶 露出液面的部分和进入小瓶中液柱的长度均为l/4.现用活塞将 气缸封闭(图

26、中未画出)，使活塞缓慢向下运动，各部分气体的 温度均保持不变当小瓶的底部恰好与液面相平时，进入小瓶 中的液柱长度为l/2，求此时气缸内气体的压强大气压强为p0，重力加速度为g.,图223,12(1)晶体的外形有规则和物理性质各向异性，从微观结构看是由于_的 缘故液晶是一种特殊的物质，它既具有液体的_，又像某些晶体那 样具有光学各向异性 (2)下列说法中正确的是 () A“油膜法估测分子大小”的实验中，估算油酸分子直径用的是油酸酒精 溶液的体积除以油膜的面积 B在一定温度下，饱和汽的分子数密度是一定的，与体积无关 C雨后叶子表面上的小水珠接近球形主要是液体表面张力作用的结果 D第一类永动机不可能制成的原因是不符合热力学第二定律,(3)一定质量的理想气体从外界吸收了4.2105 J的热量，同时气体对外做了 6.0105 J的功，问 理想气体的内能如何变化？ 这部分理想气体的压强如何变化？(回答“增大”、“减小”或“不变”) 若这种气体的摩尔质量是32 g/mol，则0.48 g该种气体内包含有多少个分子？ (阿伏加德罗常数取6.021023 mol1，结果保留两位有效