第2講固體、液體與氣體講義

1、專業(yè)文檔第2講固體、液體與氣體板塊一主干梳理夯實基礎(chǔ)【知識點1】固體的微觀結(jié)構(gòu)、晶體和非晶體液晶的微觀結(jié)構(gòu)I1.晶體和非晶體比分較類 項a 晶體非晶體單晶體多晶體r外形規(guī)則不規(guī)則W不規(guī)則1熔點確定確定不確定物理性質(zhì)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(zhuǎn)化晶體和非晶休國在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化此型物質(zhì)右英、云母、明磯、食鹽玻璃、橡膠2. 液晶(1) 概念：許多有機化合物像液體一樣具有流動性，而其光學性質(zhì)與某些晶體相似，具有各向異性，這些化合 物叫做液晶。(2) 有些物質(zhì)在特定的溫度范圍之內(nèi)具有液晶態(tài)：另一些物質(zhì)，在適當?shù)娜軇┲腥芙鈺r，在一定的濃度范圍具 有液晶態(tài)。(

2、3) 天然存在的液晶并不多，多數(shù)液晶是人工合成的。(4) 應(yīng)用：顯示器、人造生物膜?！局R點2液體的表面張力I1概念：液體表面各部分間互相吸引的力。2. 作用：液體的表面張力使液面具有收縮到表面積最小的趨勢。3. 方向：表面張力跟液面相切，且跟液面的分界線垂直。4. 大?。阂后w的溫度越高，表面張力越小4體中溶有雜質(zhì)時，表面張力變小；液體的密度越大，表面張力 越大。5. 液體的毛細現(xiàn)象：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，稱為毛細現(xiàn)象?！局R點3 飽和汽、未飽和汽和飽和汽壓相對濕度 I1. 飽和汽與未飽和汽(1) 飽和汽：與液體處于動態(tài)平衡的蒸汽。(2) 未飽和汽：沒有

3、達到飽和狀態(tài)的蒸汽。2.飽和汽壓(1)定義：飽和汽所具有的壓強。(2)特點：飽和汽壓隨溫度而變。溫度越咼，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：空氣的潮濕程度。(2)絕對濕度：空氣中所含水蒸氣的壓強。(3) 相對濕度：在某一溫度下，空氣中水蒸氣的壓強與同一溫度時水的飽和汽壓之比,相對濕度(B) =水蒸氣的實際壓強 (Pj )同溫度水的飽和汽壓pS % 100%【知識點4】氣體分子運動速率的統(tǒng)計分布 氣體實驗定律 理想氣體 I、氣體分子運動的特點1分子很小，間距很大，除碰撞外不受力。2. 氣體分子向各個方向運動的分子數(shù)目都相等。3分子做無規(guī)則運動，大量分子的速率按“中間

4、多，兩頭少”的規(guī)律分布。4.溫度一定時，某種氣體分子的速率分布是確定的，溫度升高時，速率小的分子數(shù)減少，速率大的分子數(shù)增 多，分子的平均速率增大，但不是每個分子的速率都增大。二、氣體的狀態(tài)參量1. 氣體的壓強(1) 產(chǎn)生原因由于氣體分子無規(guī)則的熱運動量的分子頻繁地碰撞器壁產(chǎn)生持續(xù)而穩(wěn)定的壓力。氣體的壓強在數(shù)值上等 于作用在單位面積上的壓力。(2) 單位及換算關(guān)系國際單位：帕斯卡，符號：Pa,1 Pa= 1 N/m2常用單位：標準大氣壓 (atm);厘米汞柱(cmHg)換算關(guān)系：1 atm = 76 cmHg= 1.013 x 105 Pa 1.0 x 105 Pa。2. 氣體的溫度(1) 物理

5、意義宏觀上溫度表示物體的冷熱程度，微觀上溫度是分子平均動能的標志。(2) 國際單位開爾文，簡稱開，符號：K。(3) 熱力學溫度與攝氏溫度的關(guān)系T= t+ 273.15_K。3. 氣體的體積氣體體積為氣體分子所能達到的空間的體積，即氣體所充滿容器的容積。國際單位：立方米，符號：m3常用單位：升(L)、毫升(mL)換算關(guān)系：1 m3= 103 L,1 L = 103 mL4. 氣體實驗定律(1) 等溫變化一一玻意耳定律 內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度丕變的情況下，壓強p與體積V成反比。 公式：_PiYi= P2V2或pV= C(常量)。(2) 等容變化一一查理定律 內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在體

6、積不變的情況下，壓強p與熱力學溫度T成正比。 公式： 國=$或P= C(常量)。p2 T 2 T 推論式：Ap= T。Ti(3) 等壓變化一一蓋一呂薩克定律 內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強丕變的情況下，其體積V與熱力學溫度T成正比。 公式：或V = C(常量)。V2 T 2 TTi 推論式：AV = Vl T。5. 理想氣體狀態(tài)方程(1) 理想氣體：在任何溫度、任何壓強下都遵從氣體實驗定律的氣體。 理想氣體是一種經(jīng)科學的抽象而建立的理想化模型，實際上不存在。 理想氣體不考慮分子間相互作用的分子力，不存在分子勢能，內(nèi)能取決于溫度，與體積無關(guān)。 實際氣體特別是那些不易液化的氣體在壓強不太大，溫度

7、不太低時都可當成理想氣體來處理。(2) 一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)方程：畔=畔或弓=C(常量)。TiT 2I板塊二考點細研悟法培優(yōu)考點1固體和液體的性質(zhì)深化理解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(zhì)上都表現(xiàn)出各向異性。(2) 只要是具有各向異性的固體必定是晶體，且是單晶體。(3) 只要是具有確定熔點的固體必定是晶體，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(zhuǎn)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

8、薄膜。(3) 表面張力的方向和液面相切，垂直于液面上的各條分界線。(4) 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。(5) 表面張力的大小跟邊界線的長度、液體的種類、溫度都有關(guān)系。3. 對液體性質(zhì)的兩點說明(1) 液體表面層、附著層的分子結(jié)構(gòu)特點是導(dǎo)致表面張力、浸潤和不浸潤現(xiàn)象、毛細現(xiàn)象等現(xiàn)象的根本原因。(2) 同一種液體，對一些固體是浸潤的，對另一些固體可能不浸潤。典例示法t,縱軸表示例12017武漢模擬（多選）固體甲和固體乙在一定壓強下的熔化曲線如圖所示，橫軸表示時間溫度T。下列判斷正確的有（）0珍貴文檔A 固體甲一定是晶體

9、，固體乙一定是非晶體B.固體甲不一定有確定的幾何外形，固體乙一定沒有確定的幾何外形C .在熱傳導(dǎo)方面固體甲一定表現(xiàn)出各向異性，固體乙一定表現(xiàn)出各向同性D 固體甲和固體乙的化學成分有可能相同E.圖線甲中ab段溫度不變，所以甲的內(nèi)能不變提示：晶體。（1）哪些物質(zhì)有固定的熔點?（2）具有各向異性的- -定是 。提示：單晶體嘗試解答選ABD。晶體具有固定的熔點，非晶體沒有固定的熔點，所以固體甲一定是晶體，固體乙一定是非晶體，故A正確；固體甲若是多晶體，則不一定有確定的幾何外形，固體乙是非晶體，一定沒有確定的幾何外形，故B正確；在熱傳導(dǎo)方面固體甲若是多晶體，則不一定表現(xiàn)出各向異性，固體乙一定表現(xiàn)出各向同

10、性，故C錯誤；同種物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)，故固體甲和固體乙的化學成分有可能相同，故D正確；晶體在熔化時溫度不變，但由于吸收熱量，內(nèi)能在增大，故E錯誤?？偨Y(jié)升華單晶體、多晶體、非晶體的區(qū)別三者的區(qū)別主要在以下三個方面：有無規(guī)則的幾何外形；有無固定的熔點；各向同性還是各向異性。單晶體 有規(guī)則的幾何外形；單晶體和多晶體有固定的熔點；多晶體和非晶體表現(xiàn)出各向同性。跟蹤訓練（多選）關(guān)于液體的表面張力，下列說法中正確的是（）A 表面張力是液體各部分間的相互作用B.液體表面層分子分布比液體內(nèi)部稀疏，分子間相互作用表現(xiàn)為引力C 表面張力的方向總是垂直于液面，指向液體內(nèi)部D .表面張力的方向總

11、是與液面相切答案 BD解析 表面張力是液體表面層分子間的作用，不是液體各部分間的相互作用，A選項錯誤。液體表面層分子分布比液體內(nèi)部分子分布稀疏，分子間作用力表現(xiàn)為引力，B選項正確。表面張力的方向總是與液體表面相切，使液面的表面積收縮到最小。C選項錯誤，D選項正確?？键c2對氣體壓強的理解及計算深化理解考點解讀1. 決定因素(1) 宏觀上：對于一定質(zhì)量的理想氣體，決定于氣體的溫度和體積。(2) 微觀上：決定于氣體分子的平均動能和氣體分子數(shù)密度。2. 氣體壓強相關(guān)的計算(1) 在氣體流通的區(qū)域，各處壓強相等，如容器與外界相通，容器內(nèi)外壓強相等；用細管相連的容器，平衡時 兩邊氣體壓強相等。(2) 液體

12、內(nèi)深為h處的總壓強p= po+p gh式中的Po為液面上方的壓強，在水銀內(nèi)，用 cmHg做單位時可表示 為 P= Po+ h。(3) 連通器內(nèi)靜止的液體，同種液體在同一水平面上各處壓強相等。(4) 求用固體(如活塞)或液體(如液柱)封閉在靜止的容器內(nèi)的氣體壓強，應(yīng)對固體或液體進行受力分析，然后根 據(jù)平衡條件求解。(5) 當封閉氣體所在的系統(tǒng)處于力學非平衡的狀態(tài)時，欲求封閉氣體的壓強，首先選擇恰當?shù)膶ο?如與氣體關(guān)聯(lián)的液柱、活塞等)，并對其進行正確的受力分析 (特別注意內(nèi)、外氣體的壓力 )，然后根據(jù)牛頓第二定律列方 程求解。典例示法例2如圖所示，一圓筒形汽缸靜止于地面上，汽缸的質(zhì)量為M，活塞(連

13、同手柄)的質(zhì)量為m,汽缸內(nèi)部的橫截面積為S,大氣壓強為po,平衡時汽缸內(nèi)的容積為 V?，F(xiàn)用手握住活塞手柄緩慢向上提。設(shè)汽缸足夠長，不 計汽缸內(nèi)氣體的重力和活塞與汽缸壁間的摩擦，求汽缸在開始以及剛提離地面時封閉氣體的壓強分別為多少？提示：開始時以活塞 m為研究對象，剛提離地面時以汽缸為研究對象。(2)應(yīng)用什么規(guī)律來分析？提示：根據(jù)共點力作用下的平衡條件分析求解。嘗試解答Po+詈Po-。SS開始時由于活塞處于靜止狀態(tài)，對活塞作受力分析，如圖甲所示。由平衡條件可得OS3仃甲mgpoS+ mg= piS,則 pi= Po+g當汽缸剛提離地面時汽缸處于靜止狀態(tài)，汽缸與地面間無作用力，對汽缸作受力分析，如

14、圖乙所示。由平衡 條件可得P2S+ Mg = poS則 P2= P0-Mg?？偨Y(jié)升華氣體壓強的計算方法（1）取等壓面法：根據(jù)同種液體在同一水平液面處壓強相等，在連通器內(nèi)靈活選取等壓面，由兩側(cè)壓強相等建 立方程求出壓強。液體內(nèi)部深度為h處的總壓強為p= po+ p ghA,例如，圖中同一水平液面C、D處壓強相等，則 pA= p0+ p gh（2）平衡條件法：選取與氣體接觸的液柱或固體（活塞或汽缸）為研究對象，對其進行受力分析，然后根據(jù)平衡條件列平衡方程進行求解。適用于系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)下，封閉氣體壓強的計算。應(yīng)用牛頓第二定律：選取封閉物 （如封閉氣體的液柱、活塞、汽缸等 ）為研究對象，對其進行受力

15、分析，然后 應(yīng)用牛頓第二定律列方程求解。跟蹤訓練如圖所示，光滑水平面上放有一質(zhì)量為M的汽缸，汽缸內(nèi)放有一質(zhì)量為 m的可在汽缸內(nèi)無摩擦滑動的活塞，活塞橫截面積為 S?，F(xiàn)用水平恒力 F向右推汽缸，最后汽缸和活塞達到相對靜止狀態(tài)，此時缸 內(nèi)封閉氣體的壓強 p=（已知外界大氣壓為 Po）。答案解析丄FmP0+ S M + m以汽缸和活塞這一整體為研究對象，受力分析如圖甲所示,根據(jù)牛頓第二定律：F = (M + m)a以活塞為研究對象，受力分析如圖乙所示|K A)S pSmg乙pS poS= ma兩式聯(lián)立得P= Po+FmS M + m?？键c3氣體實驗定律及狀態(tài)方程的應(yīng)用解題技巧考點解讀1.氣體實驗定律

16、的比較比較項日玻蠹耳定律（等溫變化）數(shù)學例匕=仇S或衣達式pV=C常數(shù)）查理定律蓋一呂薩克定（等容變化）律（等壓變化牛=仔戎* 1J 3r券=金或辛常數(shù)=C（常數(shù)）同一氣體的兩條圖線BT,/2氣體狀態(tài)變化圖象的應(yīng)用技巧（1）求解氣體狀態(tài)變化的圖象問題，應(yīng)當明確圖象上的點表示一定質(zhì)量的理想氣體的一個平衡狀態(tài)，它對應(yīng)著p、V、T三個狀態(tài)參量；圖象上的某一條直線段或曲線段表示一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化的一個過程。（2）在V-T圖象（或p-T圖象）中，比較兩個狀態(tài)的壓強 （或體積）大小，可以比較這兩個狀態(tài)到原點連線的斜率的大小，其規(guī)律是：斜率越大，壓強（或體積）越?。恍甭试叫?，壓強（或體積）越大。2.

17、 理想氣體的狀態(tài)方程（1）理想氣體 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（相對大氣壓）、溫度不太低（相對室溫）的條件下，可視為理想氣體。 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:piViTiP2V2T2或PVT=Co（3）應(yīng)用狀態(tài)方程解題的一般步驟明確研究對象，即某一定質(zhì)量的理想氣體; 確定氣體在始末狀態(tài)的參量 由狀態(tài)方程列式求解；Pi、Vi、T1 及 P2、V2 T2; 討論結(jié)果的合理性。典例示法】例3 一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在豎直放置的圓柱形汽缸內(nèi)。汽缸壁

18、導(dǎo)熱良好，活塞可沿汽缸壁無摩擦地滑動。開始時氣體壓強為 p,活塞下表面相對于汽缸底部的高度為h，外界的溫度為 To?，F(xiàn)取質(zhì)量為 m的沙子緩慢地倒在活塞的上表面，沙子倒完時，活塞下降了h。若此后外界的溫度變?yōu)?T,求重新達到平衡后氣4體的體積。已知外界大氣的壓強始終保持不變，重力加速度大小為go(1)沙子緩慢倒在活塞上表面的過程，是什么量不變的過程?提示：是溫度不變的過程，即等溫變化過程。(2)外界溫度變?yōu)門的過程，是什么量不變的過程? 提示：是壓強不變的過程，即等壓變化過程。嘗試解答9mghTop,由玻意耳定律得4pTo設(shè)汽缸的橫截面積為 S,沙子倒在活塞上后，氣體的壓強增加了phS=(p+ Ap) h - 4h S1解得Ap=3根據(jù)題意又有：mg= ApS,即Ap=闇 聯(lián)立得S=泌p外界的溫度變?yōu)門后，設(shè)活塞距底面的高度為解得h3T4To氣體最后的體積為根據(jù)蓋一呂薩克定律得hySV = Sh9mghT4pTo總結(jié)升華氣體實驗定律的應(yīng)用技巧(1)用氣體實驗定律解題的關(guān)鍵是恰當?shù)剡x