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一固體和液體1.晶體和非晶體的比較分類比較晶體非晶體單晶體多晶體外形規(guī)則不規(guī)則熔點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，但多晶體每個晶體間的排列無規(guī)則無規(guī)則形成與轉(zhuǎn)化有的物質(zhì)在不同條件下能夠形成不同的形態(tài).同一物質(zhì)可能以晶體和非晶體 兩種不問的形態(tài)出現(xiàn)，有些非晶體在一定條件下也可轉(zhuǎn)化為晶體典型物質(zhì)石英、4母、食鹽、硫酸銅玻璃、蜂蠟、松香2.液體的表面張力(1)作用：液體的表面張力使液面具有收縮的趨勢.(2)方向：表面張力跟液面相切，跟這部分液面的分界線垂直.3.液晶的物理性質(zhì)(1)具有液體的流動性.(2)具有晶體的光學(xué)各向異但(3)從某個方向上看其分子排列比

2、較整齊，但從另一方向看，分子的排列是雜亂無章的.(1)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)液體表面張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)浸潤與不浸潤也是表面張力的表現(xiàn).知識二飽和汽、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：與液體處于動態(tài)平衡的蒸汽.未飽和汽：沒有達(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：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濕度：空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng).相對

3、濕度：某溫度時空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度時飽和水汽壓的百分比，即：B=p-X100 %.Ps知識三氣體分子動理論和氣體壓強(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.2 .氣體分子的速率分布，表現(xiàn)出“中間多，兩頭少”的統(tǒng)計分布規(guī)律.3 .氣體分子向各個方向運動的機(jī)會均等.4 .溫度一定時，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規(guī)則地運動而碰撞器壁，形成對器壁各處均勻、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

4、素宏觀上：決定于氣體的溫度和體積.微觀上：決定于分子的平均動能和分子數(shù)密度.知識四氣體實驗定律和理想氣體狀態(tài)方程6 .氣體的三個實驗定律(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，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)與體積成反比.公式：pW= pV2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，在體積不變的情況下，壓強(qiáng)與熱力學(xué)溫度成正比.P1 T P公式：匕=不或3= C(常數(shù)).P2 12 T(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(qiáng)不變的情況下，其體積與熱力學(xué)溫度成正比._ , , V T ,V ，一公式：%=不或；=C(帛數(shù)).V 12 I

5、7 .理想氣體及其狀態(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(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其他作用力，分子本身沒有體積，即它所占 據(jù)的空間認(rèn)為都是可以被壓縮的空間.P1V1 P2V2jpV匕(2)狀態(tài)萬程：或匕=q常數(shù)).I 1I2I考點一氣體實驗定律及狀態(tài)方程的應(yīng)用應(yīng)用氣體定律或狀態(tài)方程解題的一般步驟：1 .明確研究對象，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、V、Ti及6、V T2.3 .由狀態(tài)方程列式求解.4 .討論結(jié)果的合理性.(2013 重慶高考)汽車未裝載貨物

6、時，某個輪胎內(nèi)氣體的體積為V0,壓強(qiáng)為po；裝載貨物后，該輪胎內(nèi)氣體的壓強(qiáng)增強(qiáng)了A p.若輪胎內(nèi)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內(nèi)氣體體積的變化量.【解析】對輪胎內(nèi)的氣體：初狀態(tài) pi = po, V=V)末狀態(tài) p2 = po + A p, V2= A V+ V0由玻意耳定律得 piVi = p2V2A pV解得：V=一A V= A pV)A p+ po圖 ii-2-i(20i3 新課標(biāo)全國卷I )如圖ii-2- i,兩個側(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 ,氣缸中各有一個

7、絕熱活塞(質(zhì)量不同，厚度可忽略).開始時K關(guān)閉，兩活塞下方和右活塞上方 充有氣體(可視為理想氣體)，壓強(qiáng)分別為po和p0；左活塞在氣缸正中間，其上方為真空；右活 一 V0,一，、一 一，,一塞上方氣體體積為 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 剛好沒有接觸；然后打開 K,經(jīng)過一段時間，重新達(dá)到平衡.已知外界溫度為To,不計活塞與氣缸壁間的摩擦.求：(i)恒溫?zé)嵩吹臏囟萒;(2)重新達(dá)到平衡后左氣缸中活塞上方氣體的體積V.【解析】(i)與恒溫?zé)嵩唇佑|后，在 K未打開時，右活塞不動，兩活塞下方的氣體經(jīng)歷等壓過程， 由蓋一呂薩克定律得T 7U/4 芯鏟5M/4由此得_

8、 7一 T To 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)歷等溫過程，設(shè)左活塞上方氣體壓強(qiáng)為p,由玻意耳定律得.popV = , 7 34(p+ po)(2 V0 V() = po 4VO聯(lián)立式得6VX-V0VX-V2= 0其解為15=2小 I -1一人，另一解V；=-VG,不合題意，舍去.3【答案】7To (21V52考點二用圖象法分析氣體的狀態(tài)變化定質(zhì)量的氣體不同過程圖象的比較過程7別 圖或“、特點舉例等溫p 一 VpV= CT（其中C為

9、恒量），即pV之積越大的等溫 線溫度越高，線離原點越遠(yuǎn)過程1 p-V1p=CTv，斜率k=C1即斜率越大，溫度越局等容 過程p Tp=Cr,斜率k=C，即斜率越大，體積越小等壓 過程V- TV= CT,斜率k=C,即斜率越大，壓強(qiáng)越小 p p（2011 上海高考）如圖112 2, 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, 在此過程中，其壓強(qiáng)（）圖 11 22A.逐漸增大B.逐漸減小C.始終不變D.先增大后減小pVT【解析】由理想氣體狀態(tài)方程pr=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錯誤.【答案】 A11

10、- 2 3 所本,p 一 T 和 V一 T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 圖各記錄了其部分變化過程，試求：圖 11 23溫度600 K時氣體的壓強(qiáng)；（2）在pT圖象上將溫度從 400 K升高到600 K的變化過程補(bǔ)充完整.【解析】（1）由題圖知，pi=x 105 Pa, V= m3, Ti=400 K3p2= ? , V2= 3 m , T2= 600 K由理想氣體狀態(tài)方程得piVi p2 V2TfT=TrTpVx 105 Pa 11V2(2)在原p-f圖象上補(bǔ)充兩段直線【答案】(1)1.25 X 10 5 Pa (2)如圖所示1. （2012 重慶高考）圖11-2-4為伽利

11、略設(shè)計的一種測溫裝置示意圖，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.若玻璃管內(nèi)水柱 上升，則外界大氣的變化可能是（）圖 11 24A.溫度降低，壓強(qiáng)增大B.溫度升高，壓強(qiáng)不變C.溫度升高，壓強(qiáng)減小D.溫度不變，壓強(qiáng)減小【答案】A2.圖 11 25一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)經(jīng)歷了如圖11 2 5所示的ab、bc、cd、da四個過程，其中bc的延長線通過原點，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過程中不斷減小B. bc過程中保持不變C. cd過程中不斷增加D. da過程中保持不變【解析】首先，因為bc的延長線通過原點，所以 b

12、c是等容線，即氣體體積在 bc過程中保持不變，B正確；ab是等溫線，壓強(qiáng)減小則體積增大，A錯誤；cd是等壓線，溫度降低則體積減小，C錯誤；連接aO交cd于e,則ae是等容線，即 M = 因為VdM所以V R，打開閥門，水就會在氣體壓力作用 下外流，氣體膨脹對外做功，C選項正確；當(dāng)封閉氣體壓強(qiáng)變小與外界大氣壓強(qiáng)相等時，上部的空氣變?yōu)長 ,噴出L的水后就不再噴水了，故 D選項錯誤.【答案】 AC10 （2012 江蘇高考）（1）下列現(xiàn)象中，能說明液體存在表面張力的有（）A.水國可以停在水面上B.葉面上的露珠呈球形C.滴入水中的紅墨水很快散開D.懸浮在水中的花粉做無規(guī)則運動（2）密閉在鋼瓶中的理想氣

13、體，溫度升高時壓強(qiáng)增大.從分子動理論的角度分析，這是由 于分子熱運動的 增大了.該氣體在溫度 Ti、T2時的分子速率分布圖象如圖11 28所示，則Ti T2(選填“大于”或“小于” ).圖 11 28【解析】(1)紅墨水散開和花粉的無規(guī)則運動直接或間接說明分子的無規(guī)則運動，選項C D錯誤；水國停在水面上、露珠呈球形均是因為液體存在表面張力，選項A、B正確.(2)溫度升高時，氣體分子平均速率變大，平均動能增大，即分子速率較大的分子占總分 子數(shù)的比例較大，所以 TiT2.【答案】(1)AB(2)平均動能小于11 . (2012 新課標(biāo)全國高考)如圖11 29,由U形管和細(xì)管連接的玻璃泡 A、B和C

14、浸 泡在溫度均為0 c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.A內(nèi)為真空， B和C內(nèi)都充有氣體.U形管內(nèi)左邊水銀柱比右邊的低60 mm.打開K門S,整個系統(tǒng)穩(wěn)定后，U形管內(nèi)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 11 29(1)求玻璃泡C中氣體的壓強(qiáng)(以mmH藥單位)；(2)將右側(cè)水槽的水從 0 c加熱到一定溫度時，U形管內(nèi)左右水銀柱高度差又為60 mm,求加熱后右側(cè)水槽的水溫.【解析】(1)在打開閥門S前，兩水槽水溫均為 Tc= 273 K.設(shè)玻璃泡 B中氣體的壓強(qiáng)為P1,體積為Vb,玻壬爵泡C中氣體的壓強(qiáng)為pc,依題意有P1 = pc+ A p 式中Ap=60 mmHg打開|彳門S后，兩水槽水溫仍為 T。，設(shè)玻璃泡B中氣體的壓強(qiáng)為 pB