高考物理一輪復(fù)習 13.2 氣體狀態(tài)參量及其關(guān)系 固體、液體的性質(zhì)同步課件

1、第2講 氣體狀態(tài)參量及其關(guān)系 固體、液體的性質(zhì)一、物態(tài)和物態(tài)變化1固體分類比較晶體非晶體單晶體多晶體外形規(guī)則不規(guī)則熔點不確定物理性質(zhì)各向各向原子排列有規(guī)則，但多晶體中每個晶體間的排列無規(guī)則不規(guī)則確定異性同性無規(guī)則分類比較晶體非晶體單晶體多晶體形成與轉(zhuǎn)化 有的物質(zhì)在不同條件下能夠形成不同的晶體同一物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)，有些非晶體在一定條件下也可以轉(zhuǎn)化為晶體典型物質(zhì)石英、云母、食鹽、硫酸銅玻璃、蜂蠟、松香 (1)只要是具有各向異性的物體必定是晶體，且是單晶體(2)只要是具有確定熔點的物體必定是晶體，反之，必是非晶體(3)晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化(4)金屬是多晶體，所

2、以它是各向同性的2液體 (1)液體分子間距離比氣體分子間距離小得多，液體分子 間的作用力比固體分子間的作用力要??；液體內(nèi)部分子 間的距離在1010 m左右 (2)液體的表面張力 作用：液體的表面張力使液面具有收縮的趨勢 方向：表面張力跟液面相切，跟這部分液面的分界線 垂直 大小：液體的溫度越高，表面張力越小，液體中溶有 雜質(zhì)時，表面張力變小，液體的密度越大，表面張力越大3液晶 (1)物理性質(zhì) 具有液體的流動性； 具有晶體的光學各向異性； 從某個方向上看其分子排列比較整齊，而從另一方向 看則是雜亂無章的(2)應(yīng)用利用液晶上加電壓時，旋光特性消失，實現(xiàn)顯示功能，如電子手表、計算器、微電腦等利用溫度

3、改變時，液晶顏色會發(fā)生改變的性質(zhì)來測溫度二、氣體分子運動的特點1氣體分子之間的距離大約是分子直徑的10倍，氣體分子 之間的作用力十分微弱，可以忽略不計2氣體分子的速率分布，呈現(xiàn)出“中間多、兩頭少”的統(tǒng)計 分布規(guī)律3氣體分子向各個方向運動的機會均等4溫度一定時，某種氣體分子的速率分布是確定的，速率的 平均值也是確定的溫度升高，氣體分子的平均速率增大， 但不是每個分子的速率都增大三、氣體壓強的產(chǎn)生和計算1產(chǎn)生的原因 由于大量分子無規(guī)則地運動而碰撞器壁，形成對器 壁各處均勻、持續(xù)的壓力，作用在器壁單位面積上 的壓力叫做氣體的壓強2決定氣體壓強大小的因素 (1)宏觀上：決定于氣體的溫度和體積 (2)微

4、觀上：決定于分子的平均動能和分子的數(shù)密度3常用單位及換算關(guān)系 帕斯卡(Pa)：1 Pa1 N/m2 1 atm760 mmHg1.013105 Pa4幾種常見情況的壓強計算 (1)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)下的氣體壓強的計算方法 液體封閉的氣體壓強的確定 a平衡法：選與氣體接觸的液柱為研究對象進行受力 分析，利用它的受力平衡，求出氣體的壓強 b取等壓面法：根據(jù)同種液體在同一水平液面處壓強 相等，在連通器內(nèi)靈活選取等壓面，由兩側(cè)壓強相等 建立方程求出壓強 液體內(nèi)部深度為h處的總壓強為pp0gh.固體(活塞或氣缸)封閉的氣體壓強的確定由于該固體必定受到被封閉氣體的壓力，所以可通過對該固體進行受力分析由平衡條

5、件建立方程，來找出氣體壓強與其他各力的關(guān)系(2)加速運動系統(tǒng)中封閉氣體壓強的計算方法：一般選與氣體接觸的液柱或活塞為研究對象，進行受力分析，利用牛頓第二定律列方程求解 (1)封閉氣體對器壁的壓強處處相等(2)同種液體，如果中間間斷，那么同一深度處壓強不相等(3)求解液體內(nèi)部深度為h處的總壓強時，不要忘記液面上方氣體的壓強(4)注意區(qū)別封閉氣體的壓強和大氣壓強大氣壓強是由于空氣受重力作用緊緊包圍地球而對浸在它里面的物體產(chǎn)生的壓強四、氣體的三個實驗定律及其微觀解釋1玻意耳定律 (1)內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下， 壓強p與體積V成反比 (2)數(shù)學表達式：p1V1p2V2或pVC(常

6、數(shù)) (3)微觀解釋：一定質(zhì)量的某種理想氣體，分子的總數(shù)是 一定的，在溫度保持不變時，分子的平均動能保持不變， 氣體的體積減小時，分子的密集程度增大，氣體的壓強 就增大，反之亦然，所以氣體的壓強與體積成反比2查理定律 (1)內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下， 壓強p與熱力學溫度T成正比 (2)數(shù)學表達式： (常數(shù))(3)推論式：(4)微觀解釋：一定質(zhì)量的某種理想氣體，體積保持不變時，分子的密集程度不變，在這種情況下，當溫度升高時，分子的平均動能增大，氣體的壓強增大3蓋呂薩克定律 (1)內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強不變的情況下，其 體積V與熱力學溫度T成正比 (2)數(shù)學表達式：

7、(常數(shù))(3)推論式： (4)微觀解釋：一定質(zhì)量的某種理想氣體，當溫度升高時，分子的平均動能增大要保持壓強不變，只有增大氣體的體積，減小分子的密集程度才行五、有關(guān)圖象的處理方法1利用垂直于坐標軸的線作輔助線去分析同質(zhì)量、不同溫度 的兩條等溫線，不同體積的兩條等容線，不同壓強的兩條 等壓線的關(guān)系 例如：如圖1121所示，V1對應(yīng) 虛線為等容線，A、B是等容線 與T2、T1兩線的交點，可以認為 從B狀態(tài)通過等容升壓到A狀態(tài)， 溫度必然升高，所以T2T1.又如圖1122所示，A、B為等溫線，從B狀態(tài)到A狀態(tài)壓強增大，體積一定減小，所以V2V1.類別圖線特點舉例pVpVCT(其中C為恒量)，即pV之積

8、越大的等溫線溫度越高，線離原點越遠 ppCT ，斜率kCT，即斜率越大，溫度越高2一定質(zhì)量的氣體不同圖象的比較類別圖線特點舉例pTp T，斜率k ，即斜率越大，體積越小VTV T，斜率k ，即斜率越大，壓強越小 (1)由于絕對零度是低溫的極限，只能接近，不能達到事實上，在溫度很低時，氣體實驗定律已不再適用，所以在pT、VT圖中，原點附近一小段應(yīng)畫成虛線(2)在pt圖中，并非任意一條在p軸上有截距的直線都是等容線，等容線的延長線與t軸的交點應(yīng)為273或0 K.(3)在Vt圖中，并非任意一條在V軸上有截距的直線都是等壓線，等壓線的延長線與t軸的交點應(yīng)為273或0 K.六、理想氣體狀態(tài)方程1理想氣體

9、 (1)宏觀上講，理想氣體是指在任何溫度、任何壓強下 都遵從氣體實驗定律的氣體 (2)理想氣體的分子模型：分子本身沒有體積，它所 占據(jù)的空間可以被壓縮分子間除碰撞外不計分子 之間的相互作用力，無分子勢能，內(nèi)能只與溫度有關(guān) 分子間的碰撞看成是彈性碰撞2理想氣體的狀態(tài)方程 (1)內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種理想氣體發(fā)生狀態(tài)變化時，壓強 跟體積的乘積與熱力學溫度的比值保持不變 (2)公式： 或 C(C是與p、V、T無關(guān)的常量) (1)理想氣體是一種理想化模型，實際氣體在溫度不太低、壓強不太大時可以看做理想氣體(2)一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)方程給出了兩個狀態(tài)間的聯(lián)系，并不涉及狀態(tài)變化的具體方式七、飽和汽與飽和

10、汽壓1動態(tài)平衡：在單位時間內(nèi)，由液面蒸發(fā)出去的分子數(shù) 等于回到液體中的分子數(shù)，液體與氣體之間達到了平 衡狀態(tài)，這種平衡是一種動態(tài)平衡2飽和汽：在密閉容器中的液體不斷地蒸發(fā)，液面上的 蒸汽也不斷地凝結(jié)，蒸發(fā)和凝結(jié)達到動態(tài)平衡時，液 面上的蒸汽為飽和汽3未飽和汽：沒有達到飽和狀態(tài)的蒸汽4飽和汽壓：在一定溫度下，飽和汽的分子數(shù)密度是一 定的，因而飽和汽的壓強也是一定的，這個壓強叫做 這種液體的飽和汽壓5飽和汽壓隨溫度的升高而增大飽和汽壓與蒸汽所占 的體積無關(guān)，也和蒸汽體積中有無其他氣體無關(guān)八、空氣的濕度1絕對濕度和相對濕度(1)絕對濕度：用空氣中所含水蒸氣的壓強來表示的濕度(2)相對濕度：空氣中水蒸

11、氣的壓強與同一溫度時水的飽和汽壓之比(3)相對濕度公式：相對濕度2常用濕度計干濕泡濕度計、毛發(fā)濕度計、傳感器濕度計水蒸氣的實際壓強同溫下水的飽和汽壓 如圖1123所示，光滑水平面上放有一質(zhì)量為M的汽缸，汽缸內(nèi)放有一質(zhì)量為m的可在汽缸內(nèi)無摩擦滑動的活塞，活塞面積為S.現(xiàn)用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞達到相對靜止狀態(tài)，求此時缸內(nèi)封閉氣體的壓強p.(已知外界大氣壓為p0)選與氣體相接觸的活塞為研究對象，進行受力分析，再利用牛頓第二定律列方程求解.解題指導選取汽缸和活塞整體為研究對象相對靜止時有：F(Mm)a再選活塞為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律有：pSp0Sma解得：pp0答案 圖1124中系

12、統(tǒng)由左右兩個側(cè)壁絕熱、底部導熱、截面均為S的容器組成左容器足夠高，上端敞開，右容器上端由導熱材料封閉兩容器的下端由可忽略容積的細管連通 容器內(nèi)兩個絕熱的活塞A、B下方封有氮氣，B上方封有氫氣大氣的壓強為p0，溫度為T0273 K，兩活塞因自身重量對下方氣體產(chǎn)生的附加壓強均為0.1p0.系統(tǒng)平衡時，各氣柱的高度如圖所示現(xiàn)將系統(tǒng)底部浸入恒溫熱水槽中，再次平衡時A上升了一定高度用外力將A緩慢推回第一次平衡時的位置并固定，第三次達到平衡后，氫氣柱高度為0.8h.氮氣和氫氣均可視為理想氣體求： (1)第二次平衡時氮氣的體積； (2)水的溫度找準不變量，確定初、末狀態(tài)的狀態(tài)量，利用相應(yīng)的氣體實驗定律列方程

13、求解. 解題指導 (1)考慮氫氣的等溫過程該過程的初態(tài)壓強為p0，體積為hS，末態(tài)體積為0.8hS，設(shè)末態(tài)的壓強為p，由玻意耳定律得p 1.25p0 活塞A從最高點被推回第一次平衡時位置的過程是等溫過程該過程的初態(tài)壓強為1.1p0，體積為V；末態(tài)壓強為p，體積為V，則 pp0.1p01.35p0 V2.2hS 由玻意耳定律得 V 2.2hS2.7hS. (2)活塞A從最初位置升到最高點的過程為等壓過程該過程的初態(tài)體積和溫度分別為2hS和T0273 K，末態(tài)體積為2.7hS.設(shè)末態(tài)溫度為T，由蓋呂薩克定律得 T T0368.55 K.答案 (1)2.7hS(2)368.55 K 某登山運動員在一

14、次攀登珠穆朗瑪峰的過程中，在接近山頂時他裸露在手腕上的防水手表的表盤玻璃突然爆裂了，而手表沒有受到任何撞擊，該手表出廠時給出的參數(shù)為：27時表內(nèi)氣體壓強為1.0105 Pa(常溫下的大氣壓強值)，當內(nèi)、外壓強差超過6.0104 Pa時表盤玻璃將爆裂當時登山運動員攜帶的溫度計的讀數(shù)是21，表內(nèi)氣體體積的變化可忽略不計(1)通過計算判斷手表的表盤玻璃是向外爆裂還是向內(nèi)爆裂？(2)當時外界的大氣壓強為多少？對于實際問題，在認真審題的前提下，根據(jù)所學知識，從中抽象出理想模型，結(jié)合相關(guān)規(guī)律求解. 解題指導 (1)取表內(nèi)封閉氣體為研究對象初狀態(tài)的壓強為p11.0105 Pa溫度為T1(27327) K30

15、0 K其末狀態(tài)的壓強為p2，溫度為T2(27321)K252 K根據(jù)查理定律，有解得：p28.4104 Pa 如果手表的表盤玻璃是向內(nèi)爆裂的，則外界的大氣壓強為 p0p2p8.4104 Pa6.0104 Pa 1.44105 Pa 大于山腳下的大氣壓強(即常溫下的大氣壓強)，這顯然是不可能的，所以可判斷手表的表盤玻璃是向外爆裂的 (2)當時外界的大氣壓強為 p0p2p8.4104 Pa6.0104 Pa2.4104 Pa.答案 (1)向外爆裂(2)2.4104 Pa9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。2022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202210、雨中黃葉

16、樹，燈下白頭人。2022/10/162022/10/162022/10/1610/16/2022 2:05:20 AM11、以我獨沈久，愧君相見頻。2022/10/162022/10/162022/10/16Oct-2216-Oct-2212、故人江海別，幾度隔山川。2022/10/162022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202213、乍見翻疑夢，相悲各問年。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202214、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。16 十月 20222022/10/162022/10/1620

17、22/10/1615、比不了得就不比，得不到的就不要。十月 222022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202216、行動出成果，工作出財富。2022/10/162022/10/1616 October 202217、做前，能夠環(huán)視四周；做時，你只能或者最好沿著以腳為起點的射線向前。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/169、沒有失敗，只有暫時停止成功！。2022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202210、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。2022/10/162

18、022/10/162022/10/1610/16/2022 2:05:20 AM11、成功就是日復(fù)一日那一點點小小努力的積累。2022/10/162022/10/162022/10/16Oct-2216-Oct-2212、世間成事，不求其絕對圓滿，留一份不足，可得無限完美。2022/10/162022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202213、不知香積寺，數(shù)里入云峰。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202214、意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。16 十月 20222022/10

19、/162022/10/162022/10/1615、楚塞三湘接，荊門九派通。十月 222022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202216、少年十五二十時，步行奪得胡馬騎。2022/10/162022/10/1616 October 202217、空山新雨后，天氣晚來秋。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/169、楊柳散和風，青山澹吾慮。2022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202210、閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。2022/10/162022/10/162022/10/1610/16/2022 2:05:20 AM11、越