1、基础课时2 固体、液体和气体知识梳理 知识点一、固体的微观结构、晶体和非晶体 液晶的微观结构 1.晶体与非晶体 分类 比较 晶体 非晶体 单晶体 多晶体 外形 规则 不规则 熔点 确定 不确定 物理性质 各向_ 各向_ 原子排列 有规则，但多晶体每个晶体间的排列无规则 无规则 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也可转化为晶体 典型物质 石英、云母、食盐、硫酸铜 玻璃、蜂蜡、松香 异性 同性 2.晶体的微观结构(1)晶体的微观结构特点：组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地在空间排列。(2)用晶体的微观结构解释晶
2、体的特点 现象 原因 晶体有规则的外形 由于内部微粒有规则的排列 晶体各向异性 由于内部从任一结点出发在不同方向的相同距离上的微粒数_同 晶体的多形性 由于组成晶体的微粒可以形成_同的空间点阵 不不3.液晶(1)液晶分子既保持排列有序而显示各向_，又可以自由移动位置，保持了液体的_。(2)液晶分子的位置无序使它像_，排列有序使它像_。(3)液晶分子的排列从某个方向看比较整齐，而从另外一个方向看则是_的。(4)液晶的物理性质很容易在外界的影响下_。异性流动性液体晶体杂乱无章发生改变知识点二、液体的表面张力 1.概念 液体表面各部分间_的力。2.作用 液体的表面张力使液面具有收缩到表面积_的趋势。
3、3.方向 表面张力跟液面_，且跟这部分液面的分界线_。4.大小 液体的温度越高，表面张力_；液体中溶有杂质时，表面张力_；液体的密度越大，表面张力_。互相吸引最小相切垂直越小变小越大知识点三、饱和汽、未饱和汽和饱和汽压 相对湿度 1.饱和汽与未饱和汽(1)饱和汽：与液体处于_的蒸汽。(2)未饱和汽：没有达到_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_，且饱和汽压与饱和汽的体积无关。3.相对湿度 空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比。即：相对湿度 水蒸气的实际压强同温度水的饱和汽压。动态平衡饱和越大知识点四、气体分
4、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 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_的 单位面积上FS压力。公式：p_。(3)常用单位及换算关系：国际单位：_，符号：Pa，1 Pa1 N/m2。常用单位：_(atm)；厘米汞柱(cmHg)。换算关系：1 atm_ cmHg1.013105Pa1.0105Pa。帕斯卡标准大气压763.气体实验定律 玻意耳定律 查理定律 盖吕萨克定律 内容 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
5、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 _ _或 _ _或 _ 图象 p1T1p2T2p1p2T1T2V1T1V2T2V1V2T1T2p1V1p2V2 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：p1V1T1 _或pVT C。p2V2T2思考 下列说法是否正确，正确的画“”，错误的画“”。(1)单晶体的所有物理性质都是各向异性的。()(2)晶体有天然规则的几何形状，是因为物质微粒是规则排列的。()(3)液晶是液体和晶体的混合物。()(4)船浮
6、于水面上是液体的表面张力作用的结果。()(5)水蒸气达到饱和时，水蒸气的压强不再变化，这时蒸发和凝结仍在进行。()答案(1)(2)(3)(4)(5)诊断自测 1.(多选)关于晶体、非晶体、液晶，下列说法正确的是()A.所有的晶体都表现为各向异性 B.晶体一定有规则的几何形状，形状不规则的金属一定是非晶体 C.所有的晶体都有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点 D.液晶的微观结构介于晶体和液体之间，其光学性质会随电压的变化而变化 解析 只有单晶体才表现为各向异性，故A错误；单晶体有规则的几何形状，而多晶体的几何形状不规则，金属属于多晶体，故B错误；晶体和非晶体的一个重要区别就是晶体有确定的熔点，而
7、非晶体没有确定的熔点，故C正确；液晶的光学性质随温度、压力、外加电压的变化而变化，D正确。答案 CD 2.液体表面张力产生的原因是()A.液体表面层分子较紧密，分子间斥力大于引力 B.液体表面层分子较紧密，分子间引力大于斥力 C.液体表面层分子较稀疏，分子间引力大于斥力 D.液体表面层分子较稀疏，分子间斥力大于引力 解析 在液体内部，分子间的距离在r0左右，而在表面层，分子比较稀疏，分子间的距离大于r0，因此分子间的作用力表现为引力，故C正确。答案 C 3.(多选)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变 C.将未饱
8、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，降低温度 解析 饱和汽是指单位时间内逸出液面的分子数和返回液面的分子数相等的状态，分子密度不变，A错误，B正确；在一定温度下，通过减小体积增加分子密度使未饱和汽转化为饱和汽，C正确；在体积不变的情况下，可以通过降低温度来降低饱和汽压，使未饱和汽达到饱和状态，D正确。答案 BCD 4.(多选)对于一定质量的理想气体，下列四种状态变化中，可能实现的是()A.增大压强时，温度降低，体积增大 B.升高温度时，压强增大，体积减小 C.降低温度时，压强增大，体积不变 D.降低温度时，压强减小，体积增大 解析 根据理想气
9、体状态方程pVT C(常量)，可知 B、D 有可能实现，A、C 不可能实现。答案 BD 5.如图1所示，有一圆柱形汽缸，上部有固定挡板，汽缸内壁的高度是2L，一个很薄且质量不计的活塞封闭一定质量的理想气体，开始时活塞处在离底部L高处，外界大气压强为1.0105 Pa，温度为27，现对气体加热，求：当加热到427 时，封闭气体的压强。图1 解析 设汽缸横截面积为 S，活塞恰上升到汽缸上部挡板处时，气体温度为 T2，气体做等压变化，则对于封闭气体，初状态：T1(27273)K，V1LS，p1p0；末状态：V22LS，p2p0。由V1T1V2T2，解得：T2600 K，即 t2327 设当加热到 4
10、27 时气体的压强变为 p3，在此之前活塞已上升到汽缸上部挡板处，气体做等容变化，则对于封闭气体，初状态：T2600 K，V22LS，p21.0105 Pa；末状态：T3700 K，V32LS。由p3T3p2T2，代入数据得：p31.17105 Pa答案 1.17105 Pa 考点一 对固体和液体性质的理解【例1】(多选)2015新课标全国卷，33(1)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，某些晶体可以转化
11、为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体 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 解析 晶体有固定的熔点，并不会因为颗粒的大小而改变，即使敲碎为小颗粒，仍旧是晶体，选项A错误；固体分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上光学性质不同，表现为晶体具有各向异性，选项B正确；同种元素构成的可能由于原子的排列方式不同而形成不同的晶体，如金刚石和石墨，选项C正确；晶体的分子排列结构如果遭到破坏就可能形成非晶体，反之亦然，选项D正确；熔化过程中，晶体要吸热，温度不变，但是内能增大，选项E错误。答案 BCD【变式训练】1.(多选)2014新课标全国卷，33(1)下列说法正确的是()A
12、.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，这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果 解析 悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了水分子的无规则热运动，选项A错误；空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果，选项B正确；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，选项C正确；高原地区水的沸点较低，是由于高原地区气压低缘故，选项D错误；干湿泡温度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度
13、，是由于湿泡外纱布中的水蒸发吸收热量的缘故，选项E正确。答案 BCE 考点二 气体压强的计算1.活塞模型图 2 和图 3 所示是最常见的封闭气体的两种方式。对“活塞模型”类求压强的问题，其基本的方法就是先对“活塞”进行受力分析，然后根据平衡条件或牛顿第二定律列方程。图 2 中活塞的质量为 m，活塞横截面积为 S，外界大气压强为p0。由于活塞处于平衡状态，所以 p0SmgpS。则气体的压强为 pp0mgS。图2 图3 图 3 中的液柱也可以看成一个活塞，由于液柱处于平衡状态，所以 pSmgp0S。则气体压强为 pp0mgS p0gh。2.连通器模型 如图4所示，U形管竖直放置。根据帕斯卡定律可知
14、，同一液体中的相同高度处压强一定相等。所以气体B和A的压强关系可由图中虚线所示的等高线联系起来。则有pBgh2pA。图4 而pAp0gh1，所以气体B的压强为 pBp0g(h1h2)。其实该类问题与“活塞模型”并没有什么本质的区别。熟练后以上压强的关系式均可直接写出，不一定都要从受力分析入手。【例2】若已知大气压强为p0，在图5中各装置均处于静止状态，图中液体密度均为，求被封闭气体的压强。图5 解析 在甲图中，以高为 h 的液柱为研究对象，由二力平衡知 p 甲SghSp0S所以 p 甲p0gh在图乙中，以 B 液面为研究对象，由平衡方程 F 上F 下有：pASghSp0Sp 乙pAp0gh在图
15、丙中，仍以 B 液面为研究对象，有 pAghsin 60pBp0所以 p 丙pAp0 32 gh在图丁中，以液面 A 为研究对象，由二力平衡得 p 丁S(p0gh1)S所以 p 丁p0gh1在戊图中，从开口端开始计算：右端为大气压p0，同种液体同一水平面上的压强相同，所以b气柱的压强为pbp0g(h2h1)，而a气柱的压强为papbgh3p0g(h2h1h3)。答案 甲：p0gh 乙：p0gh 丙：p0 32 gh 丁：p0gh1 戊：pap0g(h2h1h3)pbp0g(h2h1)【变式训练】2.如图6中两个汽缸质量均为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，
16、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，大气压为p0，求封闭气体A、B的压强各多大？图6 解析 题图甲中选m为研究对象。pASp0Smg得 pAp0mgS题图乙中选 M 为研究对象得 pBp0MgS。答案 p0mgS p0MgS。考点三 气体实验定律的应用【例 3】2014新课标全国卷，33(2)一定质量的理想气体被活塞封闭在竖直放置的圆柱形汽缸内。汽缸壁导热良好，活塞可沿汽缸壁无摩擦地滑动。开始时气体压强为 p，活塞下表面相对于汽缸底部的高度为 h，外界的温度为 T0。现取质量为 m的沙子缓慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完时，活塞下降了h4。若此后外界的温
17、度变为 T，求重新达到平衡后气体的体积。已知外界大气的压强始终保持不变，重力加速度大小为 g。解析 设汽缸的横截面积为 S，沙子倒在活塞上后，对气体产生的压强为 p，由玻意耳定律得 phS(pp)(h14h)S解得 p13p外界的温度变为 T 后，设活塞距底面的高度为 h，根据盖吕萨克定律，得（h14h）ST0hST 解得 h 3T4T0h据题意可得 pmgS 气体最后的体积为 VSh联立式得 V9mghT4pT0 答案 9mghT4pT0方法提炼 利用气体实验定律及气态方程解决问题的基本思路【变式训练】3.2015海南单科，15(2)如图7所示，一底面积为S，内壁光滑的圆柱形容器竖直放置在水
18、平地面上，开口向上，内有两个质量均为m的相同活塞A和B；在A与B之间、B与容器底面之间分别封有一定量的同样的理想气体，平衡时体积均为V。已知容器内气体温度始终不变，重力加速度大小为g，外界大气压强为p0。现假设活塞B发生缓慢漏气，致使B最终与容器底面接触。求活塞A移动的距离。图7 解析 A 与 B 之间、B 与容器底面之间的气体压强分别为 p1、p2，在漏气前，对 A 分析有 p1p0mgS，对 B 分析有 p2p1mgSB 最终与容器底面接触后，AB 间的压强为 p，气体体积为 V，则有 pp0mgS因为温度始终不变，对于混合气体有 p1Vp2VpV设活塞 B 厚度为 d，漏气前 A 距离底
19、面的高度为 h2VS d漏气后 A 距离底面的高度为 hVS d联立可得 hhh以上各式联立化简得 hmgp0SmgVS答案 mgp0SmgVS考点四 气体状态变化的图象问题 类别图线特点举例pVpVCT(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p1VpCT1V，斜率 kCT，即斜率越大，温度越高pTpCVT，斜率 kCV，即斜率越大，体积越小VTVCpT，斜率 kCp，即斜率越大，压强越小【例4】2014福建理综，29(2)图8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
20、、TC，则下列关系式中正确的是()图8 A.TATB，TBTB，TBTC C.TATB，TBTC 解析 根据理想气体状态方程pVT C 可知：从 A 到 B，体积不变，压强减小，故温度降低；从 B 到 C，压强不变，体积增大，故温度升高，所以 A、B、D 均错，C 正确。答案 C 反思总结 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
21、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。【变式训练】4.如图9甲是一定质量的气体由状态A经过状态B变为状态C的VT图象。已知气体在状态A时的压强是1.5105Pa。图9(1)说出AB过程中压强变化的情形，并根据图象提供的信息，计算图甲中TA的温度值。(2)请在图乙坐标系中，作出该气体由状态A经过状态B变为状态C的pT图象，并在图线相应位置上标出字母A、B、C。如果需要计算才能确定的有关坐标值，请写出计算过程。解析(1)从题图甲可以看出，A 与 B 连线的延长线过原点，所以AB 是一个等压变化，即 pApB根据盖
22、吕萨克定律可得VATAVBTB所以 TAVAVBTB0.40.6300 K200 K。(2)由题图甲可知，由 BC 是等容变化，根据查理定律得pBTBpCTC所以 pCTCTBpB400300pB43pB431.5105Pa2.0105Pa则可画出由状态 ABC 的 pT 图象如图所示。答案 见解析 1.(多选)2015江苏单科，12A(1)对下列几种固体物质的认识，正确的有_。A.食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体 B.烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体 C.天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则 D.石墨和金刚石的物理
23、性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同 解析 若物体是晶体，则在熔化过程中，温度保持不变，可见A正确；烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形是由于云母片在不同方向上导热性能不同造成的，说明云母片是晶体，所以B错误；沿晶格的不同方向，原子排列的周期性和疏密程度不尽相同，由此导致晶体在不同方向的物理性质不同，这就是晶体的各向异性。选项C错误，D正确。答案 AD 2.(多选)如图10所示，是水的饱和汽压与温度关系的图线，请结合饱和汽与饱和汽压的知识判断下列说法正确的是()图10 A.水的饱和汽压随温度的变化而变化，温度升高，饱和汽压增大 B.在一定温度下，饱和汽的分子数密
24、度是不变的 C.当液体处于饱和汽状态时，液体会停止蒸发现象 D.在实际问题中，饱和汽压包括水蒸气的气压和空气中其他各种气体的气压 解析 当液体处于饱和汽状态时，液体与气体达到了一种动态平衡，液体蒸发现象不会停止，选项C错误；在实际问题中，水面上方含有水分子、空气中的其他分子，但我们所研究的饱和汽压只是水蒸气的分气压，选项D错误，A、B正确。答案 AB 3.2015福建理综，29(1)下列有关分子动理论和物质结构的认识，其中正确的是_。A.分子间距离减小时分子势能一定减小 B.温度越高，物体中分子无规则运动越剧烈 C.物体内热运动速率大的分子数占总分子数比例与温度无关 D.非晶体的物理性质各向同
25、性而晶体的物理性质都是各向异性 解析 当分子间距离rr0时，r减小，分子势能增大，当rr0时，r减小，分子势能减小，故A错误；温度越高，物体中分子的平均动能越大，分子运动越剧烈，故B正确，温度越高，热运动速率大的分子数占总分子数的比例越大，故C错误；非晶体和多晶体具有各向同性的特点，单晶体具有各向异性的特点，故D错误。答案 B 4.底面积S40 cm2、高l015 cm的圆柱形汽缸开口向上放置在水平地面上，开口处两侧有挡板，如图11所示。缸内有一可自由移动的质量为2 kg的活塞封闭了一定质量的理想气体，不可伸长的细线一端系在活塞上，另一端跨过两个定滑轮提着质量为10 kg的物体A。开始时，气体
26、温度t17，活塞到缸底的距离l110 cm，物体A的底部离地h14 cm，对汽缸内的气体缓慢加热使活塞缓慢上升。已知大气压p01.0105 Pa，试求：图11(1)物体A刚触地时，气体的温度；(2)活塞恰好到达汽缸顶部时，气体的温度。解析(1)初始活塞受力平衡：p0Smgp1ST，TmAg，被封闭气体压强 p1p0（mmA）S0.8105 Pa，初状态，V1l1S，T1(2737)K280 K，A 触地时，p1p2，V2(l1h1)S，气体做等压变化，l1ST1（l1h1）ST2，代入数据，得 T2392 K，即 t2119。(2)活塞恰好到汽缸顶部时，p3p0mgS 1.05105 Pa，V
27、3l0S，根据理想气体状态方程，p1l1ST1 p3l0ST3，代入数据得 T3551.25 K，即 t3278.25。答案(1)119 (2)278.25 5.2015山东理综，37(2)扣在水平桌面上的热杯盖有时会发生被顶起的现象。如图12，截面积为S的热杯盖扣在水平桌面上，开始时内部封闭气体的温度为300 K，压强为大气压强p0。当封闭气体温度上升至303 K时，杯盖恰好被整体顶起，放出少许气体后又落回桌面，其内部气体压强立刻减为p0，温度仍为303 K。再经过一段时间，内部气体温度恢复到300 K。整个过程中封闭气体均可视为理想气体。求：图12(1)当温度上升到303 K且尚未放气时，
28、封闭气体的压强；(2)当温度恢复到300 K时，竖直向上提起杯盖所需的最小力。解析(1)以开始封闭的气体为研究对象，由题意可知，初状态温度 T0300 K，压强为 p0；末状态温度 T1303 K，压强设为 p1，由查理定律得p0T0p1T1代入数据得 p1101100p01.01p0(2)设杯盖的质量为 m，刚好被顶起时，由平衡条件得p1Sp0Smg放出少许气体后，以杯盖内的剩余气体为研究对象，由题意可知，初状态温度 T2303 K，压强 p2p0，末状态温度 T3300 K，压强设为 p3，由查理定律得p2T2p3T3 设提起杯盖所需的最小力为 F，由平衡条件得Fp3Sp0Smg联立式，代入数据得 F 20110 100p0S0.02p0S答案(1)1.01 p0(2)0.02p0S 小结巧记 6个概念饱和汽、未饱和汽、饱和汽压、表面张力、相对湿度、理想气体 2个区别单晶体、多晶体、非晶体之间的区别、液体和液晶的区别 3个定律玻意耳定律、查理定律、盖吕萨克定律 1个方程理想气体状态方程