物理選修3-3固體液體和氣體

1、第2講固體液體和氣體知識(shí)一固體和液體1.晶體和非晶體的比較分類晶體非晶體比較單晶體多晶體外形規(guī)則不規(guī)貝 11熔點(diǎn)確定不確定物理性質(zhì)各向異性各向同性原子排列有規(guī)則，但多晶體每個(gè)晶體間的排列無(wú)規(guī)則無(wú)規(guī)則形成與轉(zhuǎn)化有的物質(zhì)在小同條件下能夠形成小同的形態(tài).同一物質(zhì)可能以兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)，后些非晶體在一定條件下也可轉(zhuǎn)(晶體和非晶體化為晶體典型物質(zhì)英、云母、食鹽、硫酸銅玻璃、蜂蠟、松香2.液體的表面力(1)作用：液體的表面力使液面具有收縮的趨勢(shì).(2)向：表面力跟液面相切，跟這部分液面的分界線垂直.3.液晶的物理性質(zhì)(1)具有液體的流動(dòng)性.(2)具有晶體的光學(xué)各向異性.(3)從某個(gè)向上看其分子排列比較整

2、齊，但從另一向看，分子的排列是雜亂無(wú)章的.只有單晶體和液晶具有各向異性的特性，多晶體和非晶體都是各向同性.(2)液體表面力是液體表面分子作用力的表現(xiàn).液體表面分子間的作用力表現(xiàn)為引力.(3)浸潤(rùn)與不浸潤(rùn)也是表面力的表現(xiàn).知識(shí)二飽和汽、飽和汽壓和濕度1.飽和汽與飽和汽壓(1)飽和汽與未飽和汽飽和汽：與液體處于動(dòng)態(tài)平衡的蒸汽.未飽和汽：沒(méi)有達(dá)到飽和狀態(tài)的蒸汽.(2)飽和汽壓定義：飽和汽所具有的壓強(qiáng).特點(diǎn)：液體的飽和汽壓與溫度有關(guān)，溫度越高，飽和汽壓越大，且飽和汽壓與飽和汽的體積無(wú)關(guān).2.濕度(1)定義：空氣的干濕程度.(2)描述濕度的物理量絕對(duì)濕度：空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng).相對(duì)濕度：某溫度時(shí)空氣中

3、水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度時(shí)飽和水汽壓的百分比，即：B=pxi00%.ps知識(shí)三氣體分子動(dòng)理論和氣體壓強(qiáng)1 .氣體分子之間的距離大約是分子直徑的 10 倍，氣體分子之間的作用力十分微弱，可以忽略不計(jì).2 .氣體分子的速率分布，表現(xiàn)出“中間多，兩頭少”的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律.3 .氣體分子向各個(gè)向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)均等.4.溫度一定時(shí)，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.5 .氣體壓強(qiáng)(1)產(chǎn)生的原因由于大量分子無(wú)規(guī)則地運(yùn)動(dòng)而碰撞器壁，形成對(duì)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(qiáng).(2)決定氣體壓強(qiáng)大小的因素宏觀上：決定于氣體的溫度和

4、體積.微觀上：決定于分子的平均動(dòng)能和分子數(shù)密度.知識(shí)四氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)程1.氣體的三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律(1)等溫變化一一玻意耳定律容：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)與體積成反比.公式：P1V1=p2V2或pV=C(常量).(2)等容變化一一查理定律容：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比.P1T1p公式：=或=C(常數(shù)).P2|2|(3)等壓變化一一蓋一薩克定律容：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，其體積與熱力學(xué)溫度成正比.VTV，公式：=F或不=C(吊數(shù)).V2|2|2.理想氣體及其狀態(tài)程(1)理想氣體宏觀上講，理想氣體是指在任條件下始終遵守氣

5、體實(shí)驗(yàn)定律的氣體.實(shí)際氣體在壓強(qiáng)不太大、溫度不太低的條件下，可視為理想氣體.微觀上講，理想氣體的分子間除碰撞外無(wú)其他作用力，分子本身沒(méi)有體積，即它所占據(jù)的空間認(rèn)為都是可以被壓縮的空間.P1V1P2V2pV(2)狀態(tài)程：=T或T=C(常數(shù)).解得:AV=一ApVoAp+po考點(diǎn)一氣體實(shí)驗(yàn)定律及狀態(tài)程的應(yīng)用應(yīng)用氣體定律或狀態(tài)程解題的一般步驟：1.明確研究對(duì)象，即某一定質(zhì)量的氣體.2,確定氣體在始末狀態(tài)的參量pi、VI、T1及p2、V2、T2.3 .由狀態(tài)程列式求解.4 .討論結(jié)果的合理性.（2013 高考）汽車未裝載貨物時(shí)，某個(gè)輪胎氣體的體積為V。，壓強(qiáng)為p。；裝載貨物后，該輪胎氣體的壓強(qiáng)增強(qiáng)了

6、Ap.若輪胎氣體視為理想氣體，其質(zhì)量、溫度在裝載貨物前后均不變，求裝載貨物前后此輪胎氣體體積的變化量.【解析】【解析】對(duì)輪胎的氣體：初狀態(tài)p1=p。，V1=V。末狀態(tài)p2=po+Ap,V2=ZV+Vo由玻意耳定律得piV1=p2M【答案】AV=一ApV0Ap+po圖 1121（2013 新課標(biāo)全國(guó)卷 I）如圖 1121,兩個(gè)側(cè)壁絕熱、頂部和底部都導(dǎo)熱的相同氣缸直立放置，氣缸底部和頂部均有細(xì)管連通，頂部的細(xì)管帶有閥門 K.兩氣缸的容積均為V。，氣缸中各有一個(gè)絕熱活塞（質(zhì)量不同，厚度可忽略）.開(kāi)始時(shí) K 關(guān)閉，兩活塞下和右活塞上充有氣體po（可視為理想氣體），壓強(qiáng)分別為p。和左活塞在氣缸正中間，其

7、上為真空；右活塞上氣體體3，V。_一一一一一一積為 4.現(xiàn)使氣缸底與一恒溫?zé)嵩唇佑|，平衡后左活塞升至氣缸頂部，且與頂部剛好沒(méi)有接觸；然后打開(kāi) K,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，重新達(dá)到平衡.已知外界溫度為 To,不計(jì)活塞與氣缸壁間的摩擦.求：（1）恒溫?zé)嵩吹臏囟?T;（2）重新達(dá)到平衡后左氣缸中活塞上氣體的體積Vx.【解析】(1)與恒溫?zé)嵩唇佑|后，在 K 未打開(kāi)時(shí)，右活塞不動(dòng)，兩活塞下的氣體經(jīng)歷等壓過(guò)程，由蓋一薩克定律得T7V0/4彳=Q/T。5V0/4由此得7TT。5(2)由初始狀態(tài)的力學(xué)平衡條件可知，左活塞的質(zhì)量比右活塞的大打開(kāi) KB,左活塞下降至某一位置，右活塞必須升至氣缸頂，才能滿足力學(xué)平衡條件.氣缸

8、頂部與外界接觸，底部與恒溫?zé)嵩唇佑|，兩部分氣體各自經(jīng)歷等溫過(guò)程，設(shè)左活塞上氣體壓強(qiáng)為p,由玻意耳定律得p。V。pVx=5尸7(p+po)(2V。Vx)=p。yd聯(lián)立式得 6VX-VoVx-V0=0其解為 1Vx=5V?！?一人什人人，另一解Vx=-Vo,不合題意，舍去.3【答案】7To（2：Vo52考點(diǎn)二用圖象法分析氣體的狀態(tài)變化定質(zhì)量的氣體不同過(guò)程圖象的比較過(guò)程,7 另ij圖繚、特點(diǎn)舉例等溫p一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(diǎn)越遠(yuǎn)過(guò)程1PV1 人一 rr 人一，、r、，一p=CT,斜率 k=CT,即斜率越大，溫度越高等容過(guò)程p-TCCp=V斜率k=V，即

9、斜率越大，體積越小等壓過(guò)程V-TV=CT,斜率k=C即斜率越大，壓強(qiáng)越小pp（2011 上海高考）如圖 1122,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a沿直線變化到狀態(tài)b,在此過(guò)程中，其壓強(qiáng)（）圖 1122A.逐漸增大 B.逐漸減小C.始終不變 D.先增大后減小pVT【解析】【解析】由理想氣體狀態(tài)程早=C 可得，氣體的壓強(qiáng) p=Cv，由圖象可知，氣體的溫度升高，體積減小，所以氣體的壓強(qiáng)逐漸增大，故 A 正確，B、C、D 錯(cuò)誤.【答案】A一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了溫度緩慢升高的變化，如圖 1123 所示，pT和 VT圖各記錄了其部分變化過(guò)程，試求：圖 1123溫度 600K 時(shí)氣體的壓強(qiáng)；(2)在p-T圖象上

10、將溫度從 400K 升高到 600K 的變化過(guò)程補(bǔ)充完整.【解析】(1)由題圖知，p1=1.0X105Pa,V1=2.5m3,r=400K3p2=?,V2=3m,T2=600K由理想氣體狀態(tài)程得p1V1p2V2T1=T2p2=pzVT2=1.25X105PaT1V2(2)在原pT圖象上補(bǔ)充兩段直線【答案】(1)1.25X105Pa(2)如圖所示1.（2012 高考）圖 11-2-4 為伽利略設(shè)計(jì)的一種測(cè)溫裝置示意圖，玻璃管的上端與導(dǎo)熱良好的玻璃泡連通，下端插入水中，玻璃泡中封閉有一定量的空氣.若玻璃管水柱上升，則外界大氣的變化可能是（）圖 1125一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)經(jīng)歷了如圖 1125 所

11、示的ab、bc、cd、da四個(gè)過(guò)程，其中bc的延長(zhǎng)線通過(guò)原點(diǎn)，cd垂直于ab且與水平軸平行，da與bc平行，則氣體體積在（）A.ab過(guò)程中不斷減小B.bc過(guò)程中保持不變C.cd過(guò)程中不斷增加D.da過(guò)程中保持不變【解析】【解析】首先，因?yàn)閎c的延長(zhǎng)線通過(guò)原點(diǎn)，所以bc是等容線，即氣體體積在bc過(guò)程中保持不變，B 正確；ab是等溫線，壓強(qiáng)減小則體積增大，A 錯(cuò)誤；cd是等壓線，溫度降低則體積減小，C錯(cuò)誤；連接aO交cd于e,則ae是等容線，即Va=Ve,因?yàn)閂dVe所以MP0,打開(kāi)閥門，水就會(huì)在氣體壓力作用下外流，氣體膨脹對(duì)外做功，C 選項(xiàng)正確；當(dāng)封閉氣體壓強(qiáng)變小與外界大氣壓強(qiáng)相等時(shí)，上部的空氣

12、變?yōu)?0.6L,噴出 0.iL 的水后就不再噴水了，故 D 選項(xiàng)錯(cuò)誤.【答案】AC10 (20i2 高考)(i)下列現(xiàn)象中，能說(shuō)明液體存在表面力的有()A.水國(guó)可以停在水面上B.葉面上的露珠呈球形C.滴入水中的紅墨水很快散開(kāi)D.懸浮在水中的花粉做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)(2)密閉在鋼瓶中的理想氣體，溫度升高時(shí)壓強(qiáng)增大.從分子動(dòng)理論的角度分析，這是由于分子熱運(yùn)動(dòng)的增大了.該氣體在溫度下、T2時(shí)的分子速率分布圖象如圖 ii28 所示，則TiT2(選填“大于”或“小于”).圖 ii28【解析】【解析】(i)紅墨水散開(kāi)和花粉的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)直接或間接說(shuō)明分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng) C、D 錯(cuò)誤；水國(guó)停在水面上、露珠呈球形均

13、是因?yàn)橐后w存在表面力，選項(xiàng) A、B 正確.(2)溫度升高時(shí)，氣體分子平均速率變大，平均動(dòng)能增大，即分子速率較大的分子占總分子數(shù)的比例較大，所以TKTa.【答案】(i)AB(2)平均動(dòng)能小于11 .(20i2 新課標(biāo)全國(guó)高考)如圖 ii-2-9,由 U 形管和細(xì)管連接的玻璃泡A、B和C浸泡在溫度均為 0C的水槽中，B的容積是A的 3 倍.閥門 S 將A和B兩部分隔開(kāi).A為真空，B和C都充有氣體.U 形管左邊水銀柱比右邊的低 60mm.打開(kāi)閥門 S,整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定后， U 形管左右水銀柱高度相等.假設(shè) U 形管和細(xì)管中的氣體體積遠(yuǎn)小于玻璃泡的容積.圖 1129(1)求玻璃泡C中氣體的壓強(qiáng)(以 mmHg 為單位)；(2)將右側(cè)水槽的水從 0c 加熱到一定溫度時(shí)，U 形管左右水銀柱高度差又為 60mm,求加熱后右側(cè)水槽的水溫.【解析】(1)在打開(kāi)閥門 S 前，兩水槽水溫均為To=273K.設(shè)玻璃泡B中氣體的壓強(qiáng)為pi,體積為VB,玻璃泡C中氣體的壓強(qiáng)為pc,依題意有p1=pc+Ap式中華=60mmHg.打開(kāi)閥門 S 后，兩水槽水