第二節(jié)固體、液體和氣體知識點梳理匯總

第二節(jié)固體、液體和氣體[教材知識速填]知識點1固體和液體1．固體的分類固體分為晶體和非晶體兩類．石英、云母、明礬、食鹽、味精、蔗糖等是晶體,玻璃、蜂蠟、松香、瀝青、橡膠等是非晶體．2．晶體和非晶體比較分類比較晶體非晶體單晶體多晶體外形規(guī)則不規(guī)則不規(guī)則熔點確定確定不確定物理性質各向異性各向同性各向同性原子排列有規(guī)則每個晶粒的排列無規(guī)則無規(guī)則轉化晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉化典型物質石英、云母、明礬、食鹽玻璃、橡膠3.晶體的微觀結構(1)如圖13-2-1所示,金剛石、石墨晶體的晶體微粒在空間排列上具有規(guī)律性、周期性．金剛石墨圖13-2-1(2)晶體特性的解釋:現(xiàn)象原因具有規(guī)則的外形晶體微粒有規(guī)則地排列各向異性晶體內(nèi)部從任一結點出發(fā)在不同方向的相同距離上的微粒數(shù)不同具有多形性組成晶體的微粒可以形成不同的空間分布4.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．(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;液體中溶有雜質時,表面張力變小;液體的密度越大,表面張力越大．5．毛細現(xiàn)象是指浸潤液體在細管中上升的現(xiàn)象,以及不浸潤液體在細管中下降的現(xiàn)象,毛細管越細,毛細現(xiàn)象越明顯．6．液晶的物理性質(1)具有液體的流動性．(2)具有晶體的光學各向異性．(3)從某個方向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．易錯判斷(1)單晶體的所有物理性質都是各向異性的．(×)(2)草葉上的露珠呈球形是表面張力引起的．(√)(3)液晶是液體和晶體的混合物．(×)知識點2飽和汽、飽和汽壓和相對濕度1．飽和汽與飽和汽壓與液體處于動態(tài)平衡的蒸汽叫做飽和汽;沒有達到飽和狀態(tài)的蒸汽叫做未飽和汽．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,飽和汽壓隨溫度升高而增大．2．相對濕度空氣中水蒸氣的壓強與同一溫度時水的飽和汽壓之比叫做空氣的相對濕度．即:相對濕度＝eq\o(→,\s\up14(水蒸氣的實際壓強),\s\do14(同溫下水的飽和汽壓))eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(B＝\f(p,ps)×100%)).知識點3氣體分子動理論和氣體的壓強1．氣體分子之間的距離遠大于分子直徑,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,表現(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．5．氣體壓強(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微觀上:決定于分子的平均動能和分子數(shù)密度．易錯判斷(1)水蒸氣達到飽和時,水蒸氣的壓強不再變化,這時,水不再蒸發(fā)和凝結．(×)(2)只要能增加氣體分子熱運動的劇烈程度,氣體的溫度就可以升高．(√)(3)絕對濕度是指空氣中所含水蒸氣的壓強．(√)知識點4氣體實驗定律和理想氣體狀態(tài)方程1．氣體實驗定律(1)等溫變化——玻意耳定律:①內(nèi)容:一定質量的某種氣體,在溫度不變的情況下,壓強與體積成反比．②公式:p1V1＝p2V2或pV＝C(常量)．(2)等容變化——查理定律:①內(nèi)容:一定質量的某種氣體,在體積不變的情況下,壓強與熱力學溫度成正比．②公式:eq\f(p1,p2)＝eq\f(T1,T2)或eq\f(p,T)＝C(常數(shù))．(3)等壓變化——蓋—呂薩克定律:①內(nèi)容:一定質量的某種氣體,在壓強不變的情況下,其體積與熱力學溫度成正比．②公式:eq\f(V1,V2)＝eq\f(T1,T2)或eq\f(V,T)＝C(常數(shù))．2．理想氣體及其狀態(tài)方程(1)理想氣體:①宏觀上講,理想氣體是指在任何條件下始終遵守氣體實驗定律的氣體．實際氣體在壓強不太大、溫度不太低的條件下,可視為理想氣體．②微觀上講,理想氣體的分子間除碰撞外無其他作用力,分子本身沒有體積,即它所占據(jù)的空間認為都是可以被壓縮的空間．(2)狀態(tài)方程:eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)或eq\f(pV,T)＝C(常數(shù))．易錯判斷(1)若氣體的溫度逐漸升高,則其壓強可以保持不變．(√)(2)一定質量的理想氣體在等壓變化時,其體積與攝氏溫度成正比．(×)(3)壓強極大的氣體不遵從氣體實驗定律．(√)(對應學生用書第231頁)固體和液體的性質氣體分子動理論1．晶體和非晶體(1)單晶體具有各向異性,但不是在各種物理性質上都表現(xiàn)出各向異性．(2)只要是具有各向異性的物體必定是晶體,且是單晶體．(3)只要是具有確定熔點的物體必定是晶體,反之,必是非晶體．(4)晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉化．2．液體表面張力(1)形成原因:表面層中分子間的距離比液體內(nèi)部分子間的距離大,分子間的相互作用力表現(xiàn)為引力．(2)表面特性:表面層分子間的引力使液面產(chǎn)生了表面張力,使液體表面好像一層繃緊的彈性薄膜．(3)表面張力的效果:表面張力使液體表面具有收縮趨勢,使液體表面積趨于最小,而在體積相同的條件下,球形的表面積最小．[題組通關]1．(2017·全國Ⅰ卷)氧氣分子在0℃和100℃溫度下單位速率間隔的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比隨氣體分子速率的變化分別如圖13-2-2中兩條曲線所示．下列說法正確的是()圖13-2-2A．圖中兩條曲線下面積相等B．圖中虛線對應于氧氣分子平均動能較小的情形C．圖中實線對應于氧氣分子在100℃時的情形D．圖中曲線給出了任意速率區(qū)間的氧氣分子數(shù)目E．與0℃時相比,100℃時氧氣分子速率出現(xiàn)在0～400m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較大ABC[A對:面積表示總的氧氣分子數(shù),二者相等．B對:溫度是分子平均動能的標志,溫度越高,分子的平均動能越大,虛線為氧氣分子在0℃時的情形,分子平均動能較?。瓹對:實線為氧氣分子在100℃時的情形．D錯:曲線給出的是分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比．E錯:速率出現(xiàn)在0～400m/s區(qū)間內(nèi),100℃時氧氣分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比較小．]2．下列說法正確的是()【導學號:84370506】A．石墨和金剛石都是晶體,都是由碳元素組成的單質,但它們的原子排列方式不同B．晶體和非晶體在熔化過程中都吸收熱量,溫度不變C．液晶的光學性質隨溫度的變化而變化D．液晶的分子排列會因所加電壓的變化而變化,由此引起光學性質的改變E．不是所有的物質都有液晶態(tài)ADE[石墨和金剛石都是晶體,都是由碳元素組成的單質,但它們的原子排列方式不同,選項A正確．晶體在熔化過程中吸收熱量,溫度不變;非晶體在熔化過程中吸收熱量,溫度升高,選項B錯誤．液晶的光學性質與溫度的高低無關,其隨所加電壓的變化而變化,即液晶的分子排列會因所加電壓的變化而變化,由此引起光學性質的改變,選項C錯誤,D正確．不是所有的物質都有液晶態(tài),選項E正確．]3．下列說法正確的是()A．在一定溫度下,同種液體的飽和汽的分子數(shù)密度也會變化B．相對濕度是100%,表明在當時溫度下,空氣中水汽還沒達到飽和狀態(tài)C．處在液體表面層的分子與液體內(nèi)部的分子相比有較大的勢能D．空氣的相對濕度越大,空氣中水蒸氣的壓強越接近同一溫度時水的飽和汽壓E．露水總是出現(xiàn)在夜間和清晨,原因是氣溫的變化使空氣里原來飽和的水蒸氣液化CDE[飽和汽的分子數(shù)密度僅由溫度決定,溫度越高,飽和汽的分子數(shù)密度越大,故A錯誤;相對濕度是指空氣中水蒸氣的實際壓強與同一溫度下水的飽和汽壓之比,相對濕度是100%,表明在當時的溫度下,空氣中的水蒸氣已達到飽和狀態(tài),故B錯誤;液體表面層的分子間距離大于液體內(nèi)部分子間的距離,液體內(nèi)部分子間作用力接近于零,由于分子間的引力勢能隨分子間距增大而增大,故C正確;空氣的相對濕度越大,空氣中水蒸氣的壓強越接近同一溫度下水的飽和汽壓,故D正確;露水總是出現(xiàn)在夜間和清晨,是因為氣溫的變化使空氣里原來飽和的水蒸氣液化,故E正確．]4．下列說法正確的是()A．把一枚針輕放在水面上,它會浮在水面．這是由于水表面存在表面張力的緣故B．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠,而在干凈的玻璃板上卻不能．這是因為油脂使水的表面張力增大的緣故C．在圍繞地球飛行的宇宙飛船中,自由飄浮的水滴呈球形．這是表面張力作用的結果D．在毛細現(xiàn)象中,毛細管中的液面有的升高,有的降低,這與液體的種類和毛細管的材質有關E．當兩薄玻璃板間夾有一層水膜時,在垂直于玻璃板的方向很難將玻璃板拉開．這是由于水膜具有表面張力的緣故ACD[水的表面張力托起針,A正確;水在油脂上不浸潤,在干凈的玻璃上浸潤,B錯誤,C、D正確;在垂直于玻璃板方向很難將夾有水膜的玻璃板拉開是因為大氣壓的作用,E錯誤．][反思總結]晶體理解的四點提醒1單晶體的各向異性是指晶體的某些物理性質顯示各向異性.2不能從形狀上區(qū)分晶體與非晶體.3晶體與非晶體在一定條件下可以相互轉化.4液晶既不是晶體也不是液體.氣體實驗定律和理想氣體狀態(tài)方程的應用1．理想氣體狀態(tài)方程與氣體實驗定律的關系2．兩個重要的推論(1)查理定律的推論:Δp＝eq\f(p1,T1)ΔT(2)蓋—呂薩克定律的推論:ΔV＝eq\f(V1,T1)ΔT[多維探究]考向1氣體實驗定律的應用1．(2017·全國Ⅰ卷)如圖13-2-3所示,容積均為V的汽缸A、B下端有細管(容積可忽略)連通,閥門K2位于細管的中部,A、B的頂部各有一閥門K1、K3;B中有一可自由滑動的活塞(質量、體積均可忽略)．初始時,三個閥門均打開,活塞在B的底部;關閉K2、K3,通過K1給汽缸充氣,使A中氣體的壓強達到大氣壓p0的3倍后關閉K1.已知室溫為27℃,汽缸導熱．圖13-2-3(1)打開K2,求穩(wěn)定時活塞上方氣體的體積和壓強;(2)接著打開K3,求穩(wěn)定時活塞的位置;(3)再緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體使其溫度升高20℃,求此時活塞下方氣體的壓強．[解析](1)設打開K2后,穩(wěn)定時活塞上方氣體的壓強為p1,體積為V1.依題意,被活塞分開的兩部分氣體都經(jīng)歷等溫過程．由玻意耳定律得p0V＝p1V1 ①(3p0)V＝p1(2V－V1) ②聯(lián)立①②式得V1＝eq\f(V,2) ③p1＝2p0. ④(2)打開K3后,由④式知,活塞必定上升．設在活塞下方氣體與A中氣體的體積之和為V2(V2≤2V)時,活塞下氣體壓強為p2.由玻意耳定律得(3p0)V＝p2V2 ⑤由⑤式得p2＝eq\f(3V,V2)p0 ⑥由⑥式知,打開K3后活塞上升直到B的頂部為止;此時p2為p′2＝eq\f(3,2)p0.(3)設加熱后活塞下方氣體的壓強為p3,氣體溫度從T1＝300K升高到T2＝320K的等容過程中,由查理定律得eq\f(p′2,T1)＝eq\f(p3,T2) ⑦將有關數(shù)據(jù)代入⑦式得p3＝1.6p0. ⑧[答案](1)eq\f(V,2)2p0(2)上升直到B的頂部(3)1.6p02．如圖13-2-4所示,有一圓柱形汽缸,上部有固定擋板,汽缸內(nèi)壁的高度是2L,一個很薄且質量不計的活塞封閉一定質量的理想氣體,開始時活塞處在離底部L高處,外界大氣壓強為1.0×105Pa,溫度為27℃,現(xiàn)對氣體加熱,求:當加熱到427℃時,封閉氣體的壓強.【導學號:84370507】圖13-2-4[解析]設汽缸橫截面積為S,活塞恰上升到汽缸上部擋板處時,氣體溫度為T2,氣體做等壓變化,則對于封閉氣體,初狀態(tài):T1＝(27＋273)K,V1＝LS,p1＝p0;末狀態(tài):V2＝2LS,p2＝p0.由eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2),解得:T2＝600K,即t2＝327 ℃設當加熱到427℃時氣體的壓強變?yōu)閜3,在此之前活塞已上升到汽缸上部擋板處,氣體做等容變化,則對于封閉氣體,初狀態(tài):T2＝600K,V2＝2LS,p2＝1.0×105Pa;末狀態(tài):T3＝700K,V3＝2LS.由eq\f(p3,T3)＝eq\f(p2,T2),代入數(shù)據(jù)得:p3＝1.17×105Pa.[答案]1.17×105Pa(2016·全國Ⅱ卷)一氧氣瓶的容積為0.08m3,開始時瓶中氧氣的壓強為20個大氣壓．某實驗室每天消耗1個大氣壓的氧氣0.36m3.當氧氣瓶中的壓強降低到2個大氣壓時,需重新充氣．若氧氣的溫度保持不變,求這瓶氧氣重新充氣前可供該實驗室使用多少天．[解析]設氧氣開始時的壓強為p1,體積為V1,壓強變?yōu)閜2(2個大氣壓)時,體積為V2.根據(jù)玻意耳定律得p1V1＝p2V2 ①重新充氣前,用去的氧氣在p2壓強下的體積為V3＝V2－V1 ②設用去的氧氣在p0(1個大氣壓)壓強下的體積為V0則有p2V3＝p0V0 ③設實驗室每天用去的氧氣在p0下的體積為ΔV,則氧氣可用的天數(shù)為N＝eq\f(V0,ΔV) ④聯(lián)立①②③④式,并代入數(shù)據(jù)得N＝4(天)． ⑤[答案]4天考向2理想氣體狀態(tài)方程的應用3．如圖13-2-5所示,粗細均勻的彎曲玻璃管A、B兩端開口,管內(nèi)有一段水銀柱,中管內(nèi)水銀面與管口A之間氣體柱長為40cm,氣體溫度為27℃.將左管豎直插入水銀槽中,整個過程溫度不變,穩(wěn)定后右管內(nèi)水銀面和中管內(nèi)水銀面出現(xiàn)4cm的高度差．已知大氣壓強p0＝76cmHg,氣體可視為理想氣體．圖13-2-5(1)求左管A端插入水銀槽的深度d;(2)為使右管內(nèi)水銀面和中管內(nèi)水銀面再次相平,需使氣體溫度降為多少℃？[解析](1)插入水銀槽后封閉氣體發(fā)生等溫變化,由玻意耳定律得p1L1S＝p2L2S插入水銀槽后封閉氣體的長度為L2＝eq\f(p1L1,p2)＝eq\f(76×40,76＋4)cm＝38cm由題意知,中管水銀面下降2cm,左管下端水銀進入管中的長度為40cm＋2cm－38cm＝4cm,管外水銀面比管內(nèi)高4cm,故左管A端插入水銀槽的深度d＝4cm＋4cm＝8cm.(2)由理想氣體狀態(tài)方程得:eq\f(p2L2S,T2)＝eq\f(p3L3S,T3)當右管內(nèi)水銀面和中管內(nèi)水銀面再次相平時,封閉氣柱的長度L3＝L2－4cm－2cm＝32cm,壓強p3＝p0＝76cm則氣體溫度降為T3＝eq\f(p3L3T2,p2L2)＝eq\f(76×32×27＋273,80×38)K＝240K即t3＝T3－273℃＝－33℃.[答案](1)8cm(2)－33℃4．如圖13-2-6所示,有兩個不計質量的活塞M、N將兩部分理想氣體封閉在絕熱汽缸內(nèi),溫度均是27℃.M活塞是導熱的,N活塞是絕熱的,均可沿汽缸無摩擦地滑動,已知活塞的橫截面積均為S＝2cm2,初始時M活塞相對于底部的高度為H＝27cm,N活塞相對于底部的高度為h＝18cm.現(xiàn)將一質量為m＝400g的小物體放在M活塞的上表面上,活塞下降．已知大氣壓強為p0＝1.0×105Pa.圖13-2-6(1)求下部分氣體的壓強多大;(2)現(xiàn)通過加熱絲對下部分氣體進行緩慢加熱,使下部分氣體的溫度變?yōu)?27℃,求穩(wěn)定后活塞M、N距離底部的高度．[解析](1)對兩個活塞和重物作為整體進行受力分析得:pS＝mg＋p0S解得p＝1.2×105Pa.(2)對下部分氣體進行分析,由理想氣體狀態(tài)方程可得:eq\f(p0hS,T1)＝eq\f(ph2S,T2)得:h2＝20cm,故活塞N距離底部的距離為h2＝20cm對上部分氣體進行分析,根據(jù)玻意耳定律可得:p0(H－h(huán))S＝pLS得:L＝7.5cm故此時活塞M距離底端的距離為H2＝20＋7.5＝27.5cm.[答案](1)1.2×105Pa(2)27.5cm20cm(2017·貴州七校高三聯(lián)考)如圖所示,水平放置一個長方體的封閉汽缸,用無摩擦活塞將內(nèi)部封閉氣體分為完全相同的A、B兩部分．初始時兩部分氣體壓強均為p、熱力學溫度均為T.使A的溫度升高ΔT而保持B部分氣體溫度不變．則A部分氣體的壓強增加量為多少？[解析]設溫度升高后,A、B壓強增加量都為ΔpA部分氣體升高溫度后體積為VA由理想氣體狀態(tài)方程得:eq\f(pV,T)＝eq\f(p＋ΔpVA,T＋ΔT)對B部分氣體,升高溫度后體積為VB,由玻意耳定律得:pV＝(p＋Δp)VB兩部分氣體總體積不變:2V＝VA＋VB解得:Δp＝eq\f(pΔT,2T).[答案]eq\f(pΔT,2T)[反思總結]利用氣體實驗定律及氣體狀態(tài)方程解決問題的基本思路氣體狀態(tài)變化的圖象問題一定質量氣體狀態(tài)變化圖象對比圖線特點舉例p-VpV＝CT(其中C為恒量),即pV之積越大的等溫線,溫度越高,線離原點越遠p-eq\f(1,V)p＝CTeq\f(1,V),斜率k＝CT,即斜率越大,溫度越高p-Tp＝eq\f(C,V)T,斜率k＝eq\f(C,V),即斜率越大,體積越小V-TV＝eq\f(C,p)T,斜率k＝eq\f(C,p),即斜率越大,壓強越小[題組通關]5．(多選)(2016·全國Ⅱ卷)一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始,經(jīng)歷等溫或等壓過程ab、bc、cd、da回到原狀態(tài),其p-T圖象如圖13-2-7所示,其中對角線ac的延長線過原點O.下列判斷正確的是()圖13-2-7A．氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等B．氣體在狀態(tài)a時的內(nèi)能大于它在狀態(tài)c時的內(nèi)能C．在過程cd中氣體向外界放出的熱量大于外界對氣體做的功D．在過程da中氣體從外界吸收的熱量小于氣體對外界做的功E．在過程bc中外界對氣體做的功等于在過程da中氣體對外界做的功ABE[由ac的延長線過原點O知,直線Oca為一條等容線,氣體在a、c兩狀態(tài)的體積相等,選項A正確;理想氣體的內(nèi)能由其溫度決定,故在狀態(tài)a時的內(nèi)能大于在狀態(tài)c時的內(nèi)能,選項B正確;過程cd是等溫變化,氣體內(nèi)能不變,由熱力學第一定律知,氣體對外放出的熱量等于外界對氣體做的功,選項C錯誤;過程da氣體內(nèi)能增大,從外界吸收的熱量大于氣體對外界做的功,選項D錯誤;由理想氣體狀態(tài)方程知:eq\f(paVa,Ta)＝eq\f(pbVb,Tb)＝eq\f(pcVc,Tc)＝eq\f(pdVd,Td)＝C,即paVa＝CTa,pbVb＝CTb,pcVc＝CTc,pdVd＝CTd.設過程bc中壓強為p0＝pb＝pc,過程da中壓強為p′0＝pd＝pa.由外