1、第二节 固体、液体和气体第十一章 热 学 一、固体 1分类：固体分为_和_两类晶体分_和_ 晶体非晶体单晶体多晶体2晶体与非晶体的比较单晶体 多晶体 非晶体 外形 _ 不规则 不规则 熔点 确定 _ 不确定 物理性质 _ 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 规则确定各向异性 1.下列说法正确的是()A有规则几何外形的固体一定是晶体B具有各向异性的物体一定是晶体C具有各向同性的物体是一定是非晶体D具有固定熔点的物体一定是晶体
2、E晶体的分子(或原子、离子)排列是有规则的BDE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_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_(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 收缩垂直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 2.下列说法正确的是()A液体表面层的分子分布比内部密B王亚平太空授课中水球的形成是液体表面张力作用的结果C液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性D液晶显示屏是利用液
3、晶的光学各向异性制成的E液晶既不是液体，也不是晶体BDE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：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(Bpps100%)3.关于饱和汽，下面说法正确的是()A达饱和汽时液面上的气体分子的密度不断增大 B达饱和汽时液面上的气体分子的密度不
4、变 C将未饱和汽转化成饱和汽可以保持温度不变，减小体积 D将未饱和汽转化成饱和汽可以保持体积不变,升高温度,使水继续蒸发E达饱和汽时，相对湿度为100%BCE四、气体 1气体分子运动的特点(1)气体分子间距_，分子力可以忽略，因此分子间除碰撞外不受其他力的作用，故气体能充满它能达到的整个空间(2)分子做无规则的运动，速率有大有小，且时刻变化，大量分子的速率按“中间多，两头少”的规律分布(3)温度升高时，速率小的分子数_，速率大的分子数_，分子的平均速率将_，但速率分布规律不变较大减少增加增大2气体实验三定律V1V2T1T2玻意耳定律 查理定律 盖吕萨克定律 条件 质量一定，_不变 质量一定，_
5、不变 质量一定，_不变表达式 _ 图象 温度体积压强p1V1p2V2p1p2T1T24.(2014 高考福建卷)如图，横坐标v表示分子速率，纵坐标f(v)表示各等间隔速率区间的分子数占总分子数的百分比图中曲线能正确表示某一温度下气体分子麦克斯韦速率分布规律的是()A曲线 B曲线 C曲线D曲线D五、理想气体状态方程 1理想气体(1)宏观上讲，理想气体是指在任何温度、任何压强下始终遵从气体实验定律的气体实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下，可视为理想气体(2)微观上讲，理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力，分子本身没有体积，即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间2理想气体的状态方程(1)内容
6、：一定质量的某种理想气体发生状态变化时，压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变.(2)公式：p1V1T1 p2V2T2 或pVT C(C 是与 p、V、T 无关的常量)5.一定质量的理想气体，从图示 A 状态开始，经历了 B、C，最后到 D 状态，下列说法中正确的是()AAB 温度升高，体积不变BBC 压强不变，体积变小CCD 压强变小，体积变小DB 点的温度最高，C 点的体积最大ED 点的体积小于 A 点的体积ABE考点一 固体和液体的性质1晶体和非晶体(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
7、熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体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、温度都有关系晶体、非晶体的特性(2015高考全国卷)下列说法正确的是()A将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体B固
8、体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质C由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体E在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变BCD解析将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒仍是晶体，故选项A 错误单晶体具有各向异性，有些单晶体沿不同方向上的光学性质不同，故选项 B 正确例如金刚石和石墨由同种元素构成，但由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体，故选项 C 正确晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化如天然水晶是晶体，熔融过的水晶(即石英玻璃)是非晶体，也有些非晶体在一定
9、条件下可转化为晶体，故选项 D 正确熔化过程中，晶体的温度不变，但内能改变，故选项 E 错误液体的特性 下列说法不正确的是()A把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面上这是由于水表面存在表面张力的缘故B在处于失重状态的宇宙飞船中，一大滴水银会成球状，是因为液体内分子间有相互吸引力C将玻璃管道裂口放在火上烧，它的尖端就变圆，是因为熔化的玻璃在表面张力的作用下，表面要收缩到最小的缘故D漂浮在热菜汤表面上的油滴，从上面观察是圆形的，是因为油滴液体呈各向同性的缘故E当两薄玻璃板间夹有一层水膜时，在垂直于玻璃板的方向很难将玻璃板拉开这是由于水膜具有表面张力的缘故BDE解析水的表面张力托起针，A 正确；B、D
10、 两项也是表面张力原因，故 B、D 均错误，C 项正确；在垂直于玻璃板方向很难将夹有水膜的玻璃板拉开是因为大气压的作用，E 错误考点二 气体压强的产生与计算1产生的原因：由于大量分子无规则地运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强 2决定因素(1)宏观上：决定于气体的温度和体积(2)微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度 3平衡状态下气体压强的求法(1)液片法：选取假想的液体薄片(自身重力不计)为研究对象，分析液片两侧受力情况，建立平衡方程，消去面积，得到液片两侧压强相等方程，求得气体的压强(2)力平衡法：选取与气体接触的液柱(或活塞)为研
11、究对象进行受力分析，得到液柱(或活塞)的受力平衡方程，求得气体的压强(3)等压面法：在连通器中，同一种液体(中间不间断)同一深度处压强相等4加速运动系统中封闭气体压强的求法：选取与气体接触的液柱(或活塞)为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列方程求解气体压强产生的原因和决定因素(2016唐山模拟)对于一定质量的理想气体，下列论述中正确的是()A若单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，压强一定变大B若单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时，压强可能不变C若气体的压强不变而温度降低时，则单位体积内分子个数一定增加ACED若气体的压强不变而温度降低时，则单位体积内分子个数可能不变E若
12、气体体积减小，温度升高，单位时间内分子对器壁的撞击次增多，平均撞击力增大，因此压强增大解析气体压强的大小与气体分子的平均动能和单位体积内的分子数两个因素有关若单位体积内分子数不变，当分子热运动加剧时，决定压强的两个因素中一个不变，一个增大，故气体的压强一定变大，A 对、B 错；若气体的压强不变而温度降低时，气体的体积一定减小，故单位体积内的分子个数一定增加，C 对、D 错；由气体压强产生原因知，E 对平衡法求压强 如图中两个汽缸的质量均为 M，内部横截面积均为 S，两个活塞的质量均为 m，左边的汽缸静止在水平面上，右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气 A、B，大
13、气压为 p0，求封闭气体 A、B 的压强各多大？解析求气体压强要以跟气体接触的物体为研究对象进行受力分析，在本题中，可取的研究对象有活塞和汽缸两种情况下活塞和汽缸的受力情况的复杂程度是不同的：第一种情况下，活塞受重力、大气压力和封闭气体压力三个力作用，而且只有气体压力是未知的；汽缸受重力、大气压力、封闭气体压力和地面支持力四个力，地面支持力和气体压力都是未知的，要求地面压力还得以整体为对象才能得出因此应选活塞为研究对象求 pA.同理第二种情况下应以汽缸为研究对象求 pB.得出的结论是：pAp0mgS，pBp0MgS.答案 pAp0mgS pBp0MgS利用牛顿第二定律求压强 如图所示，光滑水平
14、面上放有一质量为 M 的汽缸，汽缸内放有一质量为 m 的可在汽缸内无摩擦滑动的活塞，活塞面积为 S.现用水平恒力 F 向右推汽缸，最后汽缸和活塞达到相对静止状态，求此时缸内封闭气体的压强 p.(已知外界大气压为p0)解析选取汽缸和活塞整体为研究对象，相对静止时有：F(Mm)a再选活塞为研究对象，根据牛顿第二定律有：pSp0Sma解得：pp0mFS（Mm）.答案 p0mFS（Mm）确定封闭气体压强的方法1水银柱和汽缸静止时，用“平衡法”确定压强；水银柱和汽缸有加速度时，用牛顿第二定律确定压强 2水银柱模型，压强的单位一般用 cmHg；汽缸模型，压强的单位一般用国际单位 Pa 或标准大气压 atm
15、.考点三 气体状态变化的图象问题pCT1V，斜率kCT，即斜率越大，温度越高特点 示例 等温 过程 pV pVCT(其中C为恒量),即pV之积越大的等温线温度越高,线离原点越远 p1VVCpT，斜率 kCp，即斜率越大，压强越小特点 示例 等容 过程 等压 过程 pT pCVT，斜率 kCV，即斜率越大，体积越小VT 对pV图象的考查(2014高考福建卷)如图为一定质量理想气体的压强p 与体积 V 关系图象，它由状态 A 经等容过程到状态 B，再经等压过程到状态 C.设 A、B、C 状态对应的温度分别为 TA、TB、TC，则下列关系式中正确的是()ATATB，TBTCBTATB，TBTCCTA
16、TB，TBTCDTATB，TBTCC解析根据理想气体状态方程pVT k 可知，从 A 到 B，温度降低，故 A、D 错误；从 B 到 C，温度升高，故 B 错误、C正确对pT图象的考查 一定质量的理想气体的状态经历了如图所示的ab、bc、cd、da 四个过程，其中 bc 的延长线通过原点，cd 垂直于 ab 且与水平轴平行，da 与 bc 平行，则气体体积在()Aab 过程中不断增加Bbc 过程中保持不变Ccd 过程中不断增加Dda 过程中保持不变Eda 过程中不断增大ABE解析 由题图可知 ab 温度不变，压强减小，所以体积增大，bc 是等容变化，体积不变，因此 A、B 正确；cd体积不断减
17、小，da 体积不断增大，故 C、D 错误，E 正确对VT图象的考查 如图，一定量的理想气体从状态 a 沿直线变化到状态b，在此过程中，其压强()A逐渐增大B逐渐增小C始终不变D先增大后减小A解析法一：由题图可知，气体从状态 a 变到状态 b，体积逐渐减小，温度逐渐升高，由pVT C 可知，压强逐渐增大，故 A 正确法二：由pVT C 得：VCpT，从 a 到 b，ab 段上各点与 O 点连线的斜率逐渐减小，即1p逐渐减小，p 逐渐增大，故 A 正确气体状态变化的图象的应用技巧1明确点、线的物理意义：求解气体状态变化的图象问题，应当明确图象上的点表示一定质量的理想气体的一个平衡状态，它对应着三个
18、状态参量；图象上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程 2明确斜率的物理意义：在 VT 图象(或 pT 图象)中，比较两个状态的压强(或体积)大小，可以比较这两个状态到原点连线的斜率的大小，其规律是：斜率越大，压强(或体积)越小；斜率越小，压强(或体积)越大.考点四 理想气体状态方程与气体实验定律的应用1理想气体状态方程与气体实验定律的关系p1V1T1 p2V2T2温度不变：p1V1p2V2（玻意耳定律）体积不变：p1T1p2T2（查理定律）压强不变：V1T1V2T2（盖吕萨克定律）2几个重要的推论(1)查理定律的推论：pp1T1 T(2)盖吕萨克定律的推论：VV1T1
19、 T(3)理想气体状态方程的推论：p0V0T0 p1V1T1 p2V2T2 气体实验定律的应用(2015高考全国卷)如图，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 m12.50 kg，横截面积为 S180.0 cm2；小活塞的质量为 m21.50 kg，横截面积为 S240.0 cm2；两活塞用刚性轻杆连接，间距保持为 l40.0 cm；汽缸外大气的压强为 p1.00105 Pa，温度为 T303 K初始时大活塞与大圆筒底部相距l2，两活塞间封闭气体的温度为 T1495 K现汽缸内气体温度缓慢下降，活塞缓慢下移忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦，重力加速度大
20、小 g 取 10 m/s2.求：(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审题突破(1)活塞缓慢下移的过程中，缸内气体做_变化，遵守_定律(2)大活塞与大圆筒底部接触前瞬间，缸内气体和外界大气对大活塞压力的合力方向_；对小活塞压力的合力方向_(3)缸内气体与外界大气达到热平衡的过程中，缸内气体做_变化，遵守_定律解析(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V1S1l2 S2ll2 V2S2l在活塞缓慢下移的过程中，用 p1 表示缸内气体的
21、压强，由力的平衡条件得S1(p1p)m1gm2gS2(p1p)故缸内气体的压强不变由盖吕萨克定律有V1T1V2T2联立式并代入题给数据得T2330 K(2)在大活塞与大圆筒底部刚接触时,封闭气体的压强为 p1.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pT p1T2联立式并代入题给数据得p1.01105 Pa.答案(1)330 K(2)1.01105 Pa理想气体状态方程的应用(2016石家庄模拟)如图所示，U 形管右管横截面积为左管横截面积的 2 倍，在左管内用水银封闭一段长为 26 cm、温度为 280 K 的空气柱，左右
22、两管水银面高度差为 36 cm，外界大气压为 76 cmHg.若给左管的封闭气体加热，使管内气柱长度为 30 cm，则此时左管内气体的温度为多少？解析设 U 形管左管的横截面积为 S，当左管内封闭的气柱长度变为 30 cm 时，左管水银柱下降 4 cm，右管水银柱上升2 cm，即左右两端水银柱高度差变为 h30 cm对左管内封闭的气体：p1p0h40 cmHg；V1l1S26S；T1280 Kp2p0h46 cmHg；V2lS30S；T2？由理想气体状态方程得p1V1T1 p2V2T2可得 T2（p0h）l（p0h）l1T1371.5 K.答案371.5 K利用气体实验定律及气体状态方程解决问
23、题的基本思路微专题32 方法技巧“两部分气”问题的求解方法(10 分)(2014高考全国卷)如图，两汽缸 A、B 粗细均匀、等高且内壁光滑，其下部由体积可忽略的细管连通；A 的直径是 B 的 2 倍，A 上端封闭，B 上端与大气连通；两汽缸除 A 顶部导热外，其余部分均绝热两汽缸中各有一厚度可忽略的绝热轻活塞 a、b，活塞下方充有氮气，活塞 a 上方充有氧气当大气压为 p0，外界和汽缸内气体温度均为7 且平衡时，活塞 a 离汽缸顶的距离是汽缸高度的14，活塞 b 在汽缸的正中间(1)现通过电阻丝缓慢加热氮气，当活塞 b 恰好升至顶部时，求氮气的温度；(2)继续缓慢加热，使活塞 a 上升当活塞
24、a 上升的距离是汽缸高度的 116时，求氧气的压强审题突破(1)活塞上升的过程中，氮气的状态变化遵守什么规律？活塞 a 是否移动？(2)继续加热氮气的过程中，氧气的状态变化遵守什么规律？末态时两种气体的压强有何关系？(1)活塞 b 升至顶部的过程中，活塞 a 不动，活塞 a、b 下方的氮气做等压变化，设汽缸 A 的容积为 V0，氮气初态体积为 V1，温度为 T1，末态体积为 V2，温度为 T2，按题意，汽缸 B 的容积为V04，由题给数据和盖吕萨克定律得V134V012V04 78V0(1 分)V234V014V0V0(1 分)V1T1V2T2(2 分)由式和题给数据得 T2320 K(1 分
25、)(2)活塞 b 升至顶部后，由于继续缓慢加热，活塞 a 开始向上移动，直至活塞上升的距离是汽缸高度的 116时，活塞 a 上方的氧气做等温变化，设氧气初态体积为 V1，压强为 p1，末态体积为 V2，压强为 p2，由题给数据和玻意耳定律得V114V0，p1p0，V2 316V0(2 分)p1V1p2V2(2 分)由式得 p243p0.(1 分)答案(1)320 K(2)43p0解决此类问题的一般思路1每一部分气体分别作为研究对象；2分析每部分气体的初、末状态参量，判定遵守的定律；3列出气体实验定律或状态方程；4列出两部分气体初、末状态各参量之间的关系方程；5联立方程组求解.(2016山西四校
26、三联)如图所示，开口向上竖直放置的内壁光滑的汽缸，其侧壁是绝热的，底部导热，内有两个质量均为 m 的密闭活塞，活塞 A 导热，活塞 B 绝热，将缸内理想气体分成、两部分初状态整个装置静止不动处于平衡，、两部分气体的长度均为 l0，温度为 T0.设外界大气压强为 p0 保持不变，活塞横截面积为 S，且 mgp0S，环境温度保持不变求：(1)在活塞 A 上逐渐添加铁砂，当铁砂质量等于 2m，两活塞重新处于平衡时，活塞 B 下降的高度(2)现只对气体缓慢加热，使活塞 A 回到初始位置此时气体的温度解析:(1)初状态气体压强 p1p0mgS 2p0气体压强 p2p1mgS 3p0添加铁砂后气体压强 p1p03mgS 4p0气体压强 p2p1mgS 5p0气体等温变化，根据玻意耳定律有p2l0Sp2l2S可得：l235l0，则 B 活塞下降的高度 h2l0l20.4l0.(2)气体等温变化，根据玻意耳定律有p1l0Sp1l1S可得 l10.5l0只对气体加热，气体状态不变，所以当 A 活塞回到原来位置时，气体此时长度 l22l00.5l01.5l0根据理想气体状态方程有：p2l0ST0 p2l2ST2得：T22.5T0.答案:(1)0.4l0(2)2.5T0本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放