1氣體固體與液體

第2課時(shí)氣體、固體與液體●知識(shí)要點(diǎn)梳理一、固體的微觀結(jié)構(gòu)，晶體和非晶體固體分為晶體和非晶體，晶體又可分為單晶體和多晶體１.晶體和非晶體的區(qū)別：由以上表格內(nèi)容可知：(1)同一種物質(zhì)在不同的條件下可能是晶體也可能是非晶體.(2)晶體中的單晶體具有各向異性，但不是在各種物理性質(zhì)上都表現(xiàn)出各向異性.2.液體(1)液體的微觀結(jié)構(gòu)(2)液體的表面張力①作用:液體的表面張力使液面具有收縮的趨勢(shì).②方向:表面張力跟液面相切,跟這部分液面的分界線垂直.③大小:液體的溫度越高,表面張力越小；液體中溶有雜質(zhì)時(shí),表面張力變??；液體的密度越大,表面張力越大.(3)液晶①液晶的產(chǎn)生:具有液體的流動(dòng)性具有晶體的光學(xué)各向異性②物理性質(zhì)在某個(gè)方向上看，其分子排列比較整齊，但從另一方向看，分子的排列是雜亂無章的3.飽和汽濕度(1)飽和汽與未飽和汽①飽和汽:與液體處于動(dòng)態(tài)平衡的蒸汽.②未飽和汽:沒有達(dá)到飽和狀態(tài)的蒸汽.(2)飽和汽壓①定義:飽和汽所具有的壓強(qiáng).②特點(diǎn):液體的飽和汽壓與溫度有關(guān),溫度越高,飽和汽壓越大,且飽和汽壓與飽和汽的體積無關(guān).(3)濕度①定義：空氣的干濕程度.②描述濕度的物理量a.絕對(duì)濕度：空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng).b.相對(duì)濕度：空氣的絕對(duì)濕度與同一溫度下水的飽和汽壓之比.c.相對(duì)濕度公式二、氣體和氣體分子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)1.三性2.氣體的壓強(qiáng)(1)產(chǎn)生的原因：由于大量分子無規(guī)則地運(yùn)動(dòng)而碰撞器壁，形成對(duì)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(qiáng).(2)決定因素①宏觀上：決定于氣體的溫度和體積.②微觀上：決定于分子的平均動(dòng)能和分子的密度.(3)常用單位：帕斯卡(Pa):1Pa=1N/m21atm=760mmHg=×105Pa(4)計(jì)算方法①系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)下的氣體壓強(qiáng)計(jì)算方法a.液體封閉的氣體壓強(qiáng)的確定平衡法：選與氣體接觸的液柱為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，利用它的受力平衡，求出氣體的壓強(qiáng).取等壓面法：根據(jù)同種液體在同一水平液面處壓強(qiáng)相等，在連通器內(nèi)靈活選取等壓面，由兩側(cè)壓強(qiáng)相等建立方程求出壓強(qiáng).液體內(nèi)部深度為h處的總壓強(qiáng)為p=p0+ρgh.b.固體(活塞或汽缸)封閉的氣體壓強(qiáng)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(duì)該固體進(jìn)行受力分析，由平衡條件建立方程來找出氣體壓強(qiáng)與其他各力的關(guān)系.②加速運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算方法：一般選與氣體接觸的液柱或活塞為研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析，利用牛頓第二定律列方程求解.●重點(diǎn)難點(diǎn)突破1.理想氣體的狀態(tài)參量：理想氣體：始終遵循三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律（玻意耳定律、查理定律、蓋·呂薩克定律）的氣體。描述一定質(zhì)量理想氣體在平衡態(tài)的狀態(tài)參量為：溫度：氣體分子平均動(dòng)能的標(biāo)志。體積：氣體分子所占據(jù)的空間。許多情況下等于容器的容積。壓強(qiáng)：大量氣體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)碰撞器壁所產(chǎn)生的。其大小等于單位時(shí)間內(nèi)、器壁單位積上所受氣體分子碰撞的總沖量。內(nèi)能：氣體分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能.理想氣體的內(nèi)能僅與溫度有關(guān)。2.玻－馬定律及其相關(guān)計(jì)算：（1）玻－馬定律的內(nèi)容是：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變時(shí)，壓強(qiáng)和體積的乘積是恒量。（2）表達(dá)式：p1V1=p2V2=k3.等容過程——查理定律（1）內(nèi)容：一定質(zhì)量的氣體，在體積不變的情況下，溫度每升高（或降低）1℃，增加（或減少）的壓強(qiáng)等于它0℃時(shí)壓強(qiáng)的1（2）表達(dá)式：數(shù)學(xué)表達(dá)式是：4.等壓變化——蓋·呂薩克定律（1）內(nèi)容：一定質(zhì)量的氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，它的體積和熱力學(xué)溫標(biāo)成正比.（2）5.氣體狀態(tài)方程：pV/T=恒量=說明（1）一定質(zhì)量理想氣體的某個(gè)狀態(tài)，對(duì)應(yīng)于p—V（或p—T、V—T）圖上的一個(gè)點(diǎn)，從一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)，相當(dāng)于從圖上一個(gè)點(diǎn)過渡到另一個(gè)點(diǎn)，可以有許多種不同的方法。如從狀態(tài)A變化到B，可以經(jīng)過許多不同的過程。為推導(dǎo)狀態(tài)方程，可結(jié)合圖象選用任意兩個(gè)等值過程較為方便。（2）當(dāng)氣體質(zhì)量發(fā)生變化或互有遷移（混合）時(shí)，可采用把變質(zhì)量問題轉(zhuǎn)化為定質(zhì)量問題，利用密度公式、氣態(tài)方程分態(tài)式等方法求解?！駸狳c(diǎn)題型探究一氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生與計(jì)算【例1】一位質(zhì)量為60kg的同學(xué)為了表演“輕功”，他用打氣筒給4只相同的氣球充以相等質(zhì)量的空氣(可視為理想氣體)，然后將這4只氣球以相同的方式放在水平放置的木板上，在氣球的上方放置一輕質(zhì)塑料板，如圖所示.(1)關(guān)于氣球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)，下列說法正確的是()A.大于大氣壓強(qiáng)B.是由于氣體重力而產(chǎn)生的C.是由于氣體分子之間的斥力而產(chǎn)生的D.是由于大量氣體分子的碰撞而產(chǎn)生的(2)在這位同學(xué)慢慢站上輕質(zhì)塑料板中間位置的過程中，球內(nèi)氣體溫度可視為不變.下列說法正確的是()A.球內(nèi)氣體體積變大B.球內(nèi)氣體體積變小C.球內(nèi)氣體內(nèi)能變大D.球內(nèi)氣體內(nèi)能不變(3)為了估算氣球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)，這位同學(xué)在氣球的外表面涂上顏料，在輕質(zhì)塑料板面向氣球一側(cè)的表面貼上間距為2.0cm的方格紙.表演結(jié)束后，留下氣球與方格紙接觸部分的“印跡”，如圖所示.若表演時(shí)大氣壓強(qiáng)為×105Pa，取g=10m/s2，則氣球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)為_______Pa.(取4位有效數(shù)字)【答案】(1)A、D(2)B、D(3)×105【詳解】(1)選A、D.氣球充氣后膨脹，內(nèi)部氣體的壓強(qiáng)應(yīng)等于大氣壓強(qiáng)加上氣球收縮產(chǎn)生的壓強(qiáng)，A對(duì)；氣球內(nèi)部氣體的壓強(qiáng)是大量氣體分子做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)發(fā)生頻繁的碰撞產(chǎn)生的，B、C錯(cuò)，D對(duì).(2)選B、D.該同學(xué)站上塑料板后，因溫度視為不變，而壓強(qiáng)變大，故氣體體積變小，內(nèi)能不變，所以A、C錯(cuò)，B、D對(duì).(3)每小方格的面積S0=4cm2，每個(gè)印跡約占有93個(gè)方格.故4個(gè)氣球與方格紙總的接觸面積S=4×93×4×10-4m2=氣球內(nèi)氣體的壓強(qiáng)主要是由大氣壓和該同學(xué)的重力產(chǎn)生的.故二氣體狀態(tài)變化的圖象問題【例證2】一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變?yōu)闋顟B(tài)D，其有關(guān)數(shù)據(jù)如圖甲所示，若狀態(tài)D的壓強(qiáng)是2×104Pa.(1)求狀態(tài)A的壓強(qiáng).(2)請(qǐng)?jiān)谝覉D中畫出該狀態(tài)變化過程的p-T圖象，并分別標(biāo)出A、B、C、D各個(gè)狀態(tài)，不要求寫出計(jì)算過程.【詳解】(1)據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：,則(2)p-T圖象及A、B、C、D各個(gè)狀態(tài)如圖所示.●映射高考真題1.（2022·福建理綜·T28（1））如圖所示，曲線、分別表示晶體和非晶體在一定壓強(qiáng)下的熔化過程，圖中橫軸表示時(shí)間，縱軸表示溫度。從圖中可以確定的是_______。（填選項(xiàng)前的字母）A.晶體和非晶體均存在固定的熔點(diǎn)B.曲線的段表示固液共存狀態(tài)C.曲線的段、曲線的段均表示固態(tài)D.曲線的段、曲線的段均表示液態(tài)【答案】選B.【詳解】由圖像可知曲線M表示晶體，bc段表示晶體熔化過程，處于固液共存狀態(tài)，B對(duì)；N表示非晶體，沒有固定熔點(diǎn)，A錯(cuò)；由于非晶體沒有一定熔點(diǎn)逐步熔化，因此C、D錯(cuò).2.（2022·上海高考物理·T4）如圖，一定量的理想氣體從狀態(tài)a沿直線變化到狀態(tài)b，在此過程中，其壓強(qiáng)(A)逐漸增大(B)逐漸減小(C)始終不變(D)先增大后減小【答案】選A.【詳解】因?yàn)?，從圖像上看，，所以，選項(xiàng)A正確.3.（2022·新課標(biāo)全國卷·T33（1））對(duì)于一定量的理想氣體，下列說法正確的是______。（選對(duì)一個(gè)給3分，選對(duì)兩個(gè)給4分，選對(duì)3個(gè)給6分。每選錯(cuò)一個(gè)扣3分，最低得分為0分）A若氣體的壓強(qiáng)和體積都不變，其內(nèi)能也一定不變B若氣體的內(nèi)能不變，其狀態(tài)也一定不變C若氣體的溫度隨時(shí)間不段升高，其壓強(qiáng)也一定不斷增大D氣體溫度每升高1K所吸收的熱量與氣體經(jīng)歷的過程有關(guān)E當(dāng)氣體溫度升高時(shí)，氣體的內(nèi)能一定增大【答案】選A、D、E?！驹斀狻繉?duì)一定質(zhì)量的理想氣體，有EQ\F(pV,T)=常量，當(dāng)體積和壓強(qiáng)不變時(shí)，溫度也不變，而其內(nèi)能僅由溫度決定，故其內(nèi)能不變，因此A正確。在等溫時(shí)，理想氣體內(nèi)能不變，但其狀態(tài)可以變化，并遵循玻意耳定律，故B錯(cuò)。由于EQ\F(pV,T)=常量，當(dāng)V與T成正比時(shí)，p不變，故C錯(cuò)。對(duì)氣體，在等壓和等容情況下，比熱容不同，因此D正確。由于理想氣體的內(nèi)能僅由溫度決定，溫度升高，內(nèi)能增大，故E正確?！裢竭^關(guān)訓(xùn)練1．關(guān)于晶體和非晶體，下列說法正確的是()A．有規(guī)則幾何外形的固體一定是晶體B．晶體在物理性質(zhì)上一定是各向異性的C．晶體熔化時(shí)具有一定的熔點(diǎn)D．晶體和非晶體在適當(dāng)?shù)臈l件下是可以相互轉(zhuǎn)化的解析：外形是否規(guī)則可以用人工的方法進(jìn)行處理，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤．因?yàn)榫w可分為單晶體和多晶體，而多晶體在物理性質(zhì)上是各向同性的，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤．晶體在物理性質(zhì)上的重要特征之一是有一定的熔點(diǎn)，故選項(xiàng)C正確．理論和實(shí)驗(yàn)都證明非晶體是不穩(wěn)定的，在適當(dāng)?shù)臈l件下會(huì)變成晶體，故選項(xiàng)D正確．答案：CD2．下列固態(tài)物質(zhì)屬于晶體的是()A．雪花 B．黃金C．玻璃 D．食鹽解析：玻璃是非晶體，雪花、食鹽是晶體，黃金是金屬．各種金屬材料是晶體(屬晶體中的多晶體)，所以A、B、D選項(xiàng)均正確．答案：ABD圖13．在水中浸入兩支同樣細(xì)的毛細(xì)管，一個(gè)是直的，另一個(gè)是彎的，如圖1所示，水在直管中上升的高度比在彎管中上升的最高點(diǎn)還要高，那么彎管中的水將()A．會(huì)不斷地流出B．不會(huì)流出C．不一定會(huì)流出D．無法判斷會(huì)不會(huì)流出解析：因?yàn)樗螐膹澒芄芸贜處落下之前，彎管管口的水面在重力作用下要向下凸出，這時(shí)表面張力的合力豎直向上，使水不能流出，選項(xiàng)B正確．答案：B4．關(guān)于液體的表面張力，下列說法正確的是()A．由于液體的表面張力使表面層內(nèi)液體分子間的平均距離小于r0B．由于液體的表面張力使表面層內(nèi)液體分子間的平均距離大于r0C．產(chǎn)生表面張力的原因是表面層內(nèi)液體分子間只有引力沒有斥力D．表面張力使液體的表面有收縮的趨勢(shì)解析：由分子運(yùn)動(dòng)論可知，在液體與空氣接觸面附近的液體分子，液面上方的空氣分子對(duì)它們的作用極其微弱，所以它們基本上只受到液體內(nèi)部分子的作用，因而在液面處形成一個(gè)特殊的薄層，稱為表面層．在液體表面層內(nèi)，分子的分布比液體內(nèi)部稀疏，它們之間的距離r＞r0，分子間作用力表現(xiàn)為引力，因此液體表面有收縮的趨勢(shì)．答案：D5．一定質(zhì)量的氣體可經(jīng)不同的過程從狀態(tài)1(p1、V1、T1)變到狀態(tài)2(p2、V2、T2)，已知T1>T2，則在這些過程中()A．氣體一定從外界吸收熱量B．氣體和外界交換的熱量都是相等的C．外界對(duì)氣體所做的功都是相等的D．氣體內(nèi)能的變化量都是相等的解析：本題考查了做功與熱傳遞對(duì)改變內(nèi)能的等效性和對(duì)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的理解．正確分析本題的依據(jù)是關(guān)系式W＋Q＝ΔE.由于研究對(duì)象是一定質(zhì)量的理想氣體，因此溫度降低，內(nèi)能減小，ΔE<0，即W＋Q<0.分析選項(xiàng)A，因V1，V2的關(guān)系未知，功W的正負(fù)無法確定，在W＋Q<0的條件下無法確定Q的正負(fù)，因此不能確定氣體吸熱還是放熱．分析選項(xiàng)B，由于理想氣體的內(nèi)能只能由溫度決定，在內(nèi)能的變化量確定的情況下，W＋Q是一個(gè)常數(shù)．但是，由于在不同的過程中，功的量值是不能確定的，因此發(fā)生熱交換的那部分內(nèi)能的量值也無法確定，選項(xiàng)C的錯(cuò)誤原因與B相同．故正確選項(xiàng)為D.答案：D圖26．一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化過程如圖2所示，第1種變化是從A到B，第2種變化是從A到C，比較兩種變化過程，則()A．A到C過程氣體吸收熱量較多B．A到B過程氣體吸收熱量較多C．兩個(gè)過程氣體吸收熱量一樣D．兩個(gè)過程氣體內(nèi)能增加相同解析：圖3在p—T圖中，等容線是過原點(diǎn)的傾斜直線，如圖3所示，可知VC>VA>VB，故從A→C，氣體對(duì)外做功多，由TB＝TC可知兩過程內(nèi)能增量相同，根據(jù)ΔU＝W＋Q可知，從A→C，氣體吸收熱量多，選項(xiàng)A、D正確，而B、C錯(cuò)誤．答案：AD圖47．用圖4所示的實(shí)驗(yàn)裝置來研究氣體等體積變化的規(guī)律．A、B管下端由軟管相連，注入一定量的水銀，燒瓶中封有一定量的理想氣體，開始時(shí)A、B兩管中水銀面一樣高，那么為了保持瓶中氣體體積不變()A．將燒瓶浸入熱水中時(shí)，應(yīng)將A管向上移動(dòng)B．將燒瓶浸入熱水中時(shí)，應(yīng)將A管向下移動(dòng)C．將燒瓶浸入冰水中時(shí)，應(yīng)將A管向上移動(dòng)D．將燒瓶浸入冰水中時(shí)，應(yīng)將A管向下移動(dòng)解析：由eq\f(pV,T)＝C(常量)可知，在體積不變的情況下，溫度升高，氣體壓強(qiáng)增大，右管(A)水銀面要比左管(B)水銀面高，故選項(xiàng)A正確；同理可知選項(xiàng)D正確．答案：AD圖58．如圖5所示，彎成90°的均勻細(xì)玻璃管，上端封閉有部分理想氣體，有開口的一端呈水平狀態(tài)．管內(nèi)水銀柱l1＝l2＝10cm，靜止時(shí)彎管內(nèi)Q點(diǎn)壓強(qiáng)為p1，當(dāng)此管向右做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，Q點(diǎn)壓強(qiáng)為p2，設(shè)當(dāng)時(shí)大氣壓強(qiáng)為p0A．p1＝p2＝p0B．p1<p0，p2>p0C．p1＝p0，p2>p0D．p2>p1>p0答案：C9．如圖6所示，粗細(xì)均勻的U形玻璃管，右端開口，左端封閉，管內(nèi)水銀將一部分空氣封閉在管中，開口朝上豎直放置時(shí)，被封閉的空氣柱長24cm，兩邊水銀面高度差為15cm，若大氣壓強(qiáng)為750mmHg柱高，問再向開口端倒入長為460mmHg柱時(shí)，封閉端空氣柱的長度將是多大？(1mmHg圖6解析：取被水銀封閉的那部分氣體為研究對(duì)象．倒入水銀前氣體的體積和壓強(qiáng)分別為V1＝Sl1＝240S，p1＝(750－150)mmHg＝600mmHg倒入水銀后，左端水銀面將上升，右端水銀面將下降．設(shè)左端水銀面上升距離為x，則由圖可得此時(shí)封閉氣體的長為l2＝l1－x＝240－x此時(shí)兩邊水銀面高度差為Δh2＝460－(150＋2x)＝310－2×(240－l2)＝2l2此時(shí)封閉氣體的壓強(qiáng)為P2＝750＋Δh2＝580＋2l2根據(jù)玻意耳定律p1V1＝p2V2得240×600＝l2(580＋2l2)?l22＋290l解得，l21＝－450mm(舍去)，l22＝160mm(即所求)答案：160mm10．一只容器的體積為V0，封在容器中的氣體的壓強(qiáng)為p0，現(xiàn)用活塞式抽氣機(jī)對(duì)容器抽氣，活塞筒的有效抽氣容積為V，其工作示意圖如圖7所示，K1，K2為工作閥門，求抽氣機(jī)抽n次后容器里氣體的壓強(qiáng)(設(shè)溫度不變)．圖7解析：抽氣容器中的空氣等溫膨脹，體積由V0變成V，壓強(qiáng)逐漸減小，根據(jù)玻意耳定律第一次抽：p0V0＝p1(V0＋V)p1＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(V0,V0＋V)))p0第二次抽：p1V