1、固体 液体 气体 -2- 一、固体 1.分类 固体分为 晶体 和 非晶体 两类。晶体分 单晶体 和 多晶 体 。 -3- 类型 单晶体 多晶体 非晶体 外形 规则 不规则 不规则 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 典型 物质 石英、云母、食盐、硫酸铜 玻璃、蜂 蜡、松香 形成 与转化 有的物质在不同条件下能够形成不同的形态。同一 物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现,有些 非晶体在一定条件下可以转化为晶体 2.晶体与非晶体的比较 -4- 二、液体 1.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
2、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。 2.液晶的物理性质 (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 的排列是杂乱无章的。 -5- 三、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。 3.湿度 (1)绝对湿度
3、:空气中所含水蒸气的压强。 (2)相对湿度:空气的绝对湿度与同一温度下水的饱和汽压之比。 (3)相对湿度公式 相对湿度= 水蒸气的实际压强 同温度水的饱和汽压。 -6- 四、气体分子运动速率的统计分布 气体实验定律 理想气体 1.气体和气体分子运动的特点 -7- 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)大小:气体的压强在数值上等于气体作用在 单位面积上 的 压力。 公式:p= 。 (3)国际单位: 帕斯卡 ,符号:Pa,1 Pa=1 N/m2。 -8- 3.气体实验定律 定律 玻意耳定律 查理定律 盖吕萨克定律 内
4、容 一定质量的某种 气体,在温度不变 的情况下,压强与 体积成反比 一定质量的某种 气体,在体积不变 的情况下,压强与 热力学温度成正 比 一定质量的某种气 体,在压强不变的 情况下,体积与热 力学温度成正比 表 达式 p1V1=p2V2 1 1 = 2 2 或1 2 = 1 2 1 1 = 2 2或 1 2 = 1 2 图象 -9- 4.理想气体状态方程 (1)理想气体:在任何温度、任何 压强 下都遵从气体实验定律 的气体。 (2)理想气体状态方程:1 1 1 = 2 2 2 ,或 =C。 -10- 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 固体和液体的性质固体和液体的性质 1.晶体和非晶体
5、(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,且是单晶体。 (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。 -11- 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 2.液体表面张力 (1)形成原因:表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大, 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,分子势能大于液体内部的分子势 能。 (3)表面张力的方向:和液面相切,垂直于液面上的各条分界线。 (4)表面张力的效果:表面张力使液体表面具有收缩趋势,使液
6、体 表面积趋于最小,而在体积相同的条件下,球形的表面积最小。 (5)表面张力的大小:跟边界线的长度、液体的种类、温度都有关 系。 -12- 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 例1(多选)(2017 贵州贵阳摸底)以下说法正确的是 ( ) A.金刚石、食盐都有确定的熔点 B.饱和汽的压强与温度无关 C.一些小昆虫可以停在水面上是由于液体表面张力的作用 D.多晶体的物理性质表现为各向异性 E.当人们感觉空气干燥时,空气的相对湿度一定较小 答案 解析 解析 关闭 金刚石、食盐都是晶体,有确定的熔点,选项A正确;饱和汽的压强与温度 有关,选项B错误;因为液体表面张力的存在,有些小昆虫能停在水面上
7、,选 项C正确;多晶体的物理性质表现为各向同性,选项D错误;在一定温度条件 下,相对湿度越小,水蒸发得也就越快,人就越感到干燥,故当人们感到干燥 时,空气的相对湿度一定较小,选项E正确。 答案 解析 关闭 ACE -13- 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 即学即练即学即练 1.(多选)(2016 江苏卷)在高原地区烧水需要使用高压锅。水烧开后, 锅内水面上方充满饱和汽。停止加热,高压锅在密封状态下缓慢冷 却。在冷却过程中,锅内水蒸气的变化情况为( ) A.压强变小 B.压强不变 C.一直是饱和汽 D.变为未饱和汽 答案 解析 解析 关闭 因缓慢冷却,故液体和上方的气体在冷却过程中任一时
8、刻仍处于动态平衡 状态,所以水蒸气一直是饱和汽,C正确,D错误;冷却过程温度降低,单位体 积内气体分子数减少且分子无规则热运动速率减慢,所以气体压强减小,A 正确,B错误。 答案 解析 关闭 AC -14- 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 2.(多选)(2017 湖南长沙岳麓区月考)下列说法正确的是 ( ) A.悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动 B.空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果 C.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点 D.高原地区水的沸点较低,这是高原地区温度较低的缘故 E.干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,这是湿泡 外纱布
9、中的水蒸发吸热的结果 答案 解析 解析 关闭 水中花粉的布朗运动,反映的是水分子的热运动规律,A项错误;正是表面 张力使空中雨滴呈球形,B项正确;液晶的光学性质是各向异性,液晶显示 器正是利用了这种性质,C项正确;高原地区大气压较低,对应的水的沸点 较低,D项错误;因为纱布中的水蒸发吸热,在同样环境下湿泡温度计显示 的温度较低,E项正确。 答案 解析 关闭 BCE -15- 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 气体实验定律和理想气体状态方程的应用气体实验定律和理想气体状态方程的应用 1.理想气体状态方程与气体实验定律的关系 p1V1 T1 = p2V2 T2 温度不变:p1V 1 = p2
10、V2(玻意耳定律) 体积不变: p1 T1 = p2 T2 (查理定律) 压强不变: V1 T1 = V2 T2 (盖吕萨克定律) 2.几个重要的推论 (1)查理定律的推论:p=p1 T1T。 (2)盖吕萨克定律的推论:V=V 1 T1T。 -16- 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 例2(2017 全国卷)一种测量稀薄气体压强的仪器如图甲所示, 玻璃泡M的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管K1和K2。K1长为l, 顶端封闭,K2上端与待测气体连通;M下端经橡皮软管与充有水银 的容器R连通。开始测量时,M与K2相通;逐渐提升R,直到K2中水银 面与K1顶端等高,此时水银已进入K1,且K1中
11、水银面比顶端低h,如图 乙所示。设测量过程中温度、与K2相通的待测气体的压强均保持 不变。已知K1和K2的内径均为d,M的容积为V0,水银的密度为,重 力加速度大小为g。求: -17- 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 (1)待测气体的压强; (2)该仪器能够测量的最大压强。 -18- 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 答案:(1) 22 40+2(-) (2) 22 40 解析:(1)水银面上升至M的下端使玻璃泡中气体恰好被封住,设 此时被封闭的气体的体积为V,压强等于待测气体的压强p。提升R, 直到K2中水银面与K1顶端等高时,K1中水银面比顶端低h;设此时封 闭气体的压强为p
12、1,体积为V1,则 V=V0+1 4d 2l V1=1 4d 2h 由力学平衡条件得 p1=p+gh 整个过程为等温过程,由玻意耳定律得 pV=p1V1 联立式得 p= 22 40+2(-) -19- 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 (2)由题意知hl 联立式有 p 22 40 该仪器能够测量的最大压强为 pmax= 22 40 -20- 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 思维点拨(1)由题意,水银面上升后,求出气体的状态参量,然后由 玻意耳定律求出压强的表达式;(2)根据题意可知,M的直径不知道, 所以当h=l时,能准确测量的压强最大,然后代入上式即可求出压强。 利用气体实验定
13、律及气体状态方程解决问题的基本思路 -21- 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 即学即练即学即练 3.(2016 全国卷)一氧气瓶的容积为0.08 m3,开始时瓶中氧气的压 强为20个大气压。某实验室每天消耗1个大气压的氧气0.36 m3。 当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时,需重新充气。若氧气的温 度保持不变,求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天。 -22- 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 答案:4天 解析:设氧气开始时的压强为p1,体积为V1,压强变为p2(2个大气压) 时,体积为V2。根据玻意耳定律得p1V1=p2V2 重新充气前,用去的氧气在p2压强下的体积为V3=
14、V2-V1 设用去的氧气在p0(1个大气压)压强下的体积为V0,则有 p2V3=p0V0 设实验室每天用去的氧气在p0下的体积为V,则氧气可用的天数为 n= 0 联立式,并代入数据得n=4天 -23- 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 力热综合问题力热综合问题 实际问题中的研究对象除气体外,可以大致分为活塞和液柱(粗细 均匀)两类。对于活塞,可以进行受力分析,列运动(平衡)方程。而 液柱本身是流体,若出现在连通器里,则同一水平高度液面处压强 相等;因此对于液柱,既可以按等同于活塞的分析方法,根据运动状 态列方程,也可以按液体压强公式p=gh来计算,从而简化分析和计 算。 -24- 命题点
15、一 命题点二 命题点三 命题点四 例3(2017 全国卷)一热气球体积为V,内部充有温度为Ta的热空 气,气球外冷空气的温度为Tb。已知空气在1个大气压、温度T0时 的密度为0,该气球内、外的气压始终都为1个大气压,重力加速度 大小为g。 (1)求该热气球所受浮力的大小; (2)求该热气球内空气所受的重力; (3)设充气前热气球的质量为m0,求充气后它还能托起的最大质 量。 答案:(1)Vg0 0 (2)Vg0 0 (3)V0T0 1 1 -m0 -25- 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 解析:(1)设1个大气压下质量为m的空气在温度为T0时的体积为 V0,密度为 0= 0 在温度为
16、T 时的体积为 VT,密度为 (T)= 由盖吕萨克定律得 0 0 = 联立式得 (T)=0 0 气球所受到的浮力为 f=(Tb)gV 联立式得 f=Vg0 0 -26- 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 (2)气球内热空气所受的重力为 G=(Ta)Vg 联立式得 G=Vg0 0 (3)设该气球还能托起的最大质量为m,由力的平衡条件得 mg=f-G-m0g 联立式得 m=V0T0( 1 1 )-m0 -27- 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 思维点拨此题是热学问题和力学问题的综合题;一是知道阿基米 德定律,知道温度不同时气体密度不同;二是能分析气球的受力情 况列出平衡方程;三是根据
17、气体实验定律列出相应方程。 1.选封闭气体为研究对象,根据过程特征选用气体定律建立方程。 2.选物体为研究对象,根据运动状态由平衡条件或牛顿第二定律建 立方程。 3.气体压强是力学规律和热学规律之间联系的桥梁。 -28- 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 即学即练即学即练 4.如图所示,一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成,两圆 筒中各有一个活塞,已知大活塞的质量为m1=2.50 kg,横截面积为 S1=80.0 cm2;小活塞的质量为m2=1.50 kg,横截面积为S2=40.0 cm2;两 活塞用刚性轻杆连接,间距保持为l=40.0 cm;汽缸外大气的压强为 p=1.00105
18、 Pa,温度为T=303 K。初始时大活塞与大圆筒底部相 距 ,两活塞间封闭气体的温度为T1=495 K。现汽缸内气体温度缓 慢下降,忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦,重力加速度大小g取10 m/s2。求: 1 2 -29- 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 (1)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间,汽缸内封闭气体的温度。 (2)缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时,缸内封闭气体的压强。 答案:(1)330 K (2)1.01105 Pa 解析:(1)设初始时气体体积为V1,在大活塞与大圆筒底部刚接触时, 缸内封闭气体的体积为V2,温度为T2。由题给条件得 V1=S1 2+S2 2 V2=S2
19、l 在活塞缓慢下移的过程中,用p1表示缸内气体的压强,由力的平衡条 件得 S1(p1-p)=m1g+m2g+S2(p1-p) 故此过程缸内气体的压强不变。由盖吕萨克定律有 -30- 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 1 1 = 2 2 联立式并代入题给数据得 T2=330 K。 (2)在大活塞与大圆筒底部刚接触时,由式得被封闭气体的压强为 p1=1.10105 Pa。在此后与汽缸外大气达到热平衡的过程中,被封 闭气体的体积不变,设达到热平衡时被封闭气体的压强为p,由查理 定律,有 = 1 2 联立式并代入题给数据得 p=1.01105 Pa。 -31- 命题点一 命题点二 命题点三 命题
20、点四 关联气体的状态变化问题关联气体的状态变化问题 多个系统相互联系的定质量气体问题,往往以压强建立起系统间 的关系,各系统独立进行状态分析,要确定每个研究对象的变化性 质,分别应用相应的实验定律,并充分应用各研究对象之间的压强、 体积、温度等量的有效关联。若活塞可自由移动,一般要根据活塞 平衡确定两部分气体的压强关系。 -32- 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 例4(2017 全国卷)如图,容积均为V的汽缸A、B下端有细管(容 积可忽略)连通,阀门K2位于细管的中部,A、B的顶部各有一阀门K1、 K3;B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)。初始时,三 个阀门均打开,活塞在B
21、的底部;关闭K2、K3,通过K1给汽缸充气,使A 中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1。已知室温为27 ,汽 缸导热。 -33- 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 (1)打开K2,求稳定时活塞上方气体的体积和压强; (2)接着打开K3,求稳定时活塞的位置; (3)再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20 ,求此时活塞下方 气体的压强。 答案:(1) 2 2p0 (2)上升到 B 的顶部 (3)1.6p0 解析:(1)设打开K2后,稳定时活塞上方气体的压强为p1,体积为V1。 依题意,被活塞分开的两部分气体都经历等温过程。由玻意耳定律 得 p0V=p1V1 (3p0)V=p1(2V-V1
22、) 联立式得 V1= 2 p1=2p0 -34- 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 (2)打开K3后,由式知,活塞必定上升。设在活塞下方气体与A中 气体的体积之和为V2(V22V)时,活塞下方气体压强为p2。由玻意 耳定律得 (3p0)V=p2V2 由式得 p2=3 2 p0 由式知,打开 K3后活塞上升直到 B 的顶部为止, 此时 p2为 p2=3 2p0。 (3)设加热后活塞下方气体的压强为p3,气体温度从T1=300 K升高 到T2=320 K的等容过程中,由查理定律得 2 1 = 3 2 将有关数据代入式得 p3=1.6p0 -35- 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 思维
23、点拨审题明确:一是开始被活塞分开的两部分气体都经历等 温过程,可分别根据玻意耳定律列出方程求解;二是打开K3后,判断 活塞上升还是下降,弄清稳定时的位置,找清两部分之间压强和体 积关系,然后根据实验定律列出方程;三是再缓慢加热汽缸内气体 后,分析活塞下方气体所遵循的定律,即可求解。 -36- 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 相关联气体问题涉及两部分(或两部分以上)气体,它们之间无气体 交换,但在压强或体积这些量间有一定的关系,分析清楚这些关系 往往是解决问题的关键。解决相关联问题的一般方法是: 1.分别选取每部分气体为研究对象,确定初、末状态及其状态参量, 根据气态方程写出状态参量间的
24、关系式。 2.分析相关联气体间的压强或体积之间的关系并写出关系式。 3.联立求解并选择物理意义正确的解。 -37- 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 即学即练即学即练 5.(2016 全国卷)一U形玻璃管竖直放置,左端开口,右端封闭,左端 上部有一光滑的轻活塞。初始时,管内汞柱及空气柱长度如图所示。 用力向下缓慢推活塞,直至管内两边汞柱高度相等时为止。求此时 右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离。已知玻璃管的横截 面积处处相同;在活塞向下移动的过程中,没有发生气体泄漏;大气 压强p0=75.0 cmHg。环境温度不变。 -38- 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 答案:144 c
25、mHg 9.42 cm 解析:设初始时,右管中空气柱的压强为p1,长度为l1;左管中空气柱 的压强为p2=p0,长度为l2。活塞被下推h后,右管中空气柱的压强为 p1,长度为l1;左管中空气柱的压强为p2,长度为l2。以cmHg为压强 单位。由题给条件得 p1=p0+(20.0-5.00) cmHg l1= 20.0-20.0-5.00 2 cm 由玻意耳定律得p1l1=p1l1 联立式和题给条件得 p1=144 cmHg 依题意p2=p1 -39- 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 l2=4.00 cm+ 20.0-5.00 2 cm-h 由玻意耳定律得p2l2=p2l2 联立式和题给条件得h=9.42 cm
