高考物理一輪復(fù)習(xí) 13.2 氣體狀態(tài)參量及其關(guān)系 固體、液體的性質(zhì)同步課件

1、第2講 氣體狀態(tài)參量及其關(guān)系 固體、液體的性質(zhì)一、物態(tài)和物態(tài)變化1固體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(diǎn)不確定物理性質(zhì)各向各向原子排列有規(guī)則，但多晶體中每個晶體間的排列無規(guī)則不規(guī)則確定異性同性無規(guī)則分類比較晶體非晶體單晶體多晶體形成與轉(zhuǎn)化 有的物質(zhì)在不同條件下能夠形成不同的晶體同一物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)，有些非晶體在一定條件下也可以轉(zhuǎn)化為晶體典型物質(zhì)石英、云母、食鹽、硫酸銅玻璃、蜂蠟、松香 (1)只要是具有各向異性的物體必定是晶體，且是單晶體(2)只要是具有確定熔點(diǎn)的物體必定是晶體，反之，必是非晶體(3)晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化(4)金屬是多晶體，所

2、以它是各向同性的2液體 (1)液體分子間距離比氣體分子間距離小得多，液體分子 間的作用力比固體分子間的作用力要小；液體內(nèi)部分子 間的距離在1010 m左右 (2)液體的表面張力 作用：液體的表面張力使液面具有收縮的趨勢 方向：表面張力跟液面相切，跟這部分液面的分界線 垂直 大?。阂后w的溫度越高，表面張力越小，液體中溶有 雜質(zhì)時，表面張力變小，液體的密度越大，表面張力越大3液晶 (1)物理性質(zhì) 具有液體的流動性； 具有晶體的光學(xué)各向異性； 從某個方向上看其分子排列比較整齊，而從另一方向 看則是雜亂無章的(2)應(yīng)用利用液晶上加電壓時，旋光特性消失，實(shí)現(xiàn)顯示功能，如電子手表、計(jì)算器、微電腦等利用溫度

3、改變時，液晶顏色會發(fā)生改變的性質(zhì)來測溫度二、氣體分子運(yùn)動的特點(diǎn)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，呈現(xiàn)出“中間多、兩頭少”的統(tǒng)計(jì) 分布規(guī)律3氣體分子向各個方向運(yùn)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， 但不是每個分子的速率都增大三、氣體壓強(qiáng)的產(chǎn)生和計(jì)算1產(chǎn)生的原因 由于大量分子無規(guī)則地運(yùn)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)大小的因素 (1)宏觀上：決定于氣體的溫度和體積 (2)微

4、觀上：決定于分子的平均動能和分子的數(shù)密度3常用單位及換算關(guān)系 帕斯卡(Pa)：1 Pa1 N/m2 1 atm760 mmHg1.013105 Pa4幾種常見情況的壓強(qiáng)計(jì)算 (1)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)下的氣體壓強(qiáng)的計(jì)算方法 液體封閉的氣體壓強(qiáng)的確定 a平衡法：選與氣體接觸的液柱為研究對象進(jìn)行受力 分析，利用它的受力平衡，求出氣體的壓強(qiáng) b取等壓面法：根據(jù)同種液體在同一水平液面處壓強(qiáng) 相等，在連通器內(nèi)靈活選取等壓面，由兩側(cè)壓強(qiáng)相等 建立方程求出壓強(qiáng) 液體內(nèi)部深度為h處的總壓強(qiáng)為pp0gh.固體(活塞或氣缸)封閉的氣體壓強(qiáng)的確定由于該固體必定受到被封閉氣體的壓力，所以可通過對該固體進(jìn)行受力分析由平衡條

5、件建立方程，來找出氣體壓強(qiáng)與其他各力的關(guān)系(2)加速運(yùn)動系統(tǒng)中封閉氣體壓強(qiáng)的計(jì)算方法：一般選與氣體接觸的液柱或活塞為研究對象，進(jìn)行受力分析，利用牛頓第二定律列方程求解 (1)封閉氣體對器壁的壓強(qiáng)處處相等(2)同種液體，如果中間間斷，那么同一深度處壓強(qiáng)不相等(3)求解液體內(nèi)部深度為h處的總壓強(qiáng)時，不要忘記液面上方氣體的壓強(qiáng)(4)注意區(qū)別封閉氣體的壓強(qiáng)和大氣壓強(qiáng)大氣壓強(qiáng)是由于空氣受重力作用緊緊包圍地球而對浸在它里面的物體產(chǎn)生的壓強(qiáng)四、氣體的三個實(shí)驗(yàn)定律及其微觀解釋1玻意耳定律 (1)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)p與體積V成反比 (2)數(shù)學(xué)表達(dá)式：p1V1p2V2或pVC(常

6、數(shù)) (3)微觀解釋：一定質(zhì)量的某種理想氣體，分子的總數(shù)是 一定的，在溫度保持不變時，分子的平均動能保持不變， 氣體的體積減小時，分子的密集程度增大，氣體的壓強(qiáng) 就增大，反之亦然，所以氣體的壓強(qiáng)與體積成反比2查理定律 (1)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)p與熱力學(xué)溫度T成正比 (2)數(shù)學(xué)表達(dá)式： (常數(shù))(3)推論式：(4)微觀解釋：一定質(zhì)量的某種理想氣體，體積保持不變時，分子的密集程度不變，在這種情況下，當(dāng)溫度升高時，分子的平均動能增大，氣體的壓強(qiáng)增大3蓋呂薩克定律 (1)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V與熱力學(xué)溫度T成正比 (2)數(shù)學(xué)表達(dá)式：

7、(常數(shù))(3)推論式： (4)微觀解釋：一定質(zhì)量的某種理想氣體，當(dāng)溫度升高時，分子的平均動能增大要保持壓強(qiáng)不變，只有增大氣體的體積，減小分子的密集程度才行五、有關(guān)圖象的處理方法1利用垂直于坐標(biāo)軸的線作輔助線去分析同質(zhì)量、不同溫度 的兩條等溫線，不同體積的兩條等容線，不同壓強(qiáng)的兩條 等壓線的關(guān)系 例如：如圖1121所示，V1對應(yīng) 虛線為等容線，A、B是等容線 與T2、T1兩線的交點(diǎn)，可以認(rèn)為 從B狀態(tài)通過等容升壓到A狀態(tài)， 溫度必然升高，所以T2T1.又如圖1122所示，A、B為等溫線，從B狀態(tài)到A狀態(tài)壓強(qiáng)增大，體積一定減小，所以V2V1.類別圖線特點(diǎn)舉例pVpVCT(其中C為恒量)，即pV之積

8、越大的等溫線溫度越高，線離原點(diǎn)越遠(yuǎn) ppCT ，斜率kCT，即斜率越大，溫度越高2一定質(zhì)量的氣體不同圖象的比較類別圖線特點(diǎn)舉例pTp T，斜率k ，即斜率越大，體積越小VTV T，斜率k ，即斜率越大，壓強(qiáng)越小 (1)由于絕對零度是低溫的極限，只能接近，不能達(dá)到事實(shí)上，在溫度很低時，氣體實(shí)驗(yàn)定律已不再適用，所以在pT、VT圖中，原點(diǎn)附近一小段應(yīng)畫成虛線(2)在pt圖中，并非任意一條在p軸上有截距的直線都是等容線，等容線的延長線與t軸的交點(diǎn)應(yīng)為273或0 K.(3)在Vt圖中，并非任意一條在V軸上有截距的直線都是等壓線，等壓線的延長線與t軸的交點(diǎn)應(yīng)為273或0 K.六、理想氣體狀態(tài)方程1理想氣體

9、 (1)宏觀上講，理想氣體是指在任何溫度、任何壓強(qiáng)下 都遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體 (2)理想氣體的分子模型：分子本身沒有體積，它所 占據(jù)的空間可以被壓縮分子間除碰撞外不計(jì)分子 之間的相互作用力，無分子勢能，內(nèi)能只與溫度有關(guān) 分子間的碰撞看成是彈性碰撞2理想氣體的狀態(tài)方程 (1)內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種理想氣體發(fā)生狀態(tài)變化時，壓強(qiáng) 跟體積的乘積與熱力學(xué)溫度的比值保持不變 (2)公式： 或 C(C是與p、V、T無關(guān)的常量) (1)理想氣體是一種理想化模型，實(shí)際氣體在溫度不太低、壓強(qiáng)不太大時可以看做理想氣體(2)一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)方程給出了兩個狀態(tài)間的聯(lián)系，并不涉及狀態(tài)變化的具體方式七、飽和汽與飽和

10、汽壓1動態(tài)平衡：在單位時間內(nèi)，由液面蒸發(fā)出去的分子數(shù) 等于回到液體中的分子數(shù)，液體與氣體之間達(dá)到了平 衡狀態(tài)，這種平衡是一種動態(tài)平衡2飽和汽：在密閉容器中的液體不斷地蒸發(fā)，液面上的 蒸汽也不斷地凝結(jié)，蒸發(fā)和凝結(jié)達(dá)到動態(tài)平衡時，液 面上的蒸汽為飽和汽3未飽和汽：沒有達(dá)到飽和狀態(tài)的蒸汽4飽和汽壓：在一定溫度下，飽和汽的分子數(shù)密度是一 定的，因而飽和汽的壓強(qiáng)也是一定的，這個壓強(qiáng)叫做 這種液體的飽和汽壓5飽和汽壓隨溫度的升高而增大飽和汽壓與蒸汽所占 的體積無關(guān)，也和蒸汽體積中有無其他氣體無關(guān)八、空氣的濕度1絕對濕度和相對濕度(1)絕對濕度：用空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng)來表示的濕度(2)相對濕度：空氣中水蒸

11、氣的壓強(qiáng)與同一溫度時水的飽和汽壓之比(3)相對濕度公式：相對濕度2常用濕度計(jì)干濕泡濕度計(jì)、毛發(fā)濕度計(jì)、傳感器濕度計(jì)水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng)同溫下水的飽和汽壓 如圖1123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，活塞面積為S.現(xiàn)用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞達(dá)到相對靜止?fàn)顟B(tài)，求此時缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)p.(已知外界大氣壓為p0)選與氣體相接觸的活塞為研究對象，進(jìn)行受力分析，再利用牛頓第二定律列方程求解.解題指導(dǎo)選取汽缸和活塞整體為研究對象相對靜止時有：F(Mm)a再選活塞為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律有：pSp0Sma解得：pp0答案 圖1124中系

12、統(tǒng)由左右兩個側(cè)壁絕熱、底部導(dǎo)熱、截面均為S的容器組成左容器足夠高，上端敞開，右容器上端由導(dǎo)熱材料封閉兩容器的下端由可忽略容積的細(xì)管連通 容器內(nèi)兩個絕熱的活塞A、B下方封有氮?dú)猓珺上方封有氫氣大氣的壓強(qiáng)為p0，溫度為T0273 K，兩活塞因自身重量對下方氣體產(chǎn)生的附加壓強(qiáng)均為0.1p0.系統(tǒng)平衡時，各氣柱的高度如圖所示現(xiàn)將系統(tǒng)底部浸入恒溫?zé)崴壑校俅纹胶鈺rA上升了一定高度用外力將A緩慢推回第一次平衡時的位置并固定，第三次達(dá)到平衡后，氫氣柱高度為0.8h.氮?dú)夂蜌錃饩梢暈槔硐霘怏w求： (1)第二次平衡時氮?dú)獾捏w積； (2)水的溫度找準(zhǔn)不變量，確定初、末狀態(tài)的狀態(tài)量，利用相應(yīng)的氣體實(shí)驗(yàn)定律列方程

13、求解. 解題指導(dǎo) (1)考慮氫氣的等溫過程該過程的初態(tài)壓強(qiáng)為p0，體積為hS，末態(tài)體積為0.8hS，設(shè)末態(tài)的壓強(qiáng)為p，由玻意耳定律得p 1.25p0 活塞A從最高點(diǎn)被推回第一次平衡時位置的過程是等溫過程該過程的初態(tài)壓強(qiáng)為1.1p0，體積為V；末態(tài)壓強(qiáng)為p，體積為V，則 pp0.1p01.35p0 V2.2hS 由玻意耳定律得 V 2.2hS2.7hS. (2)活塞A從最初位置升到最高點(diǎn)的過程為等壓過程該過程的初態(tài)體積和溫度分別為2hS和T0273 K，末態(tài)體積為2.7hS.設(shè)末態(tài)溫度為T，由蓋呂薩克定律得 T T0368.55 K.答案 (1)2.7hS(2)368.55 K 某登山運(yùn)動員在一

14、次攀登珠穆朗瑪峰的過程中，在接近山頂時他裸露在手腕上的防水手表的表盤玻璃突然爆裂了，而手表沒有受到任何撞擊，該手表出廠時給出的參數(shù)為：27時表內(nèi)氣體壓強(qiáng)為1.0105 Pa(常溫下的大氣壓強(qiáng)值)，當(dāng)內(nèi)、外壓強(qiáng)差超過6.0104 Pa時表盤玻璃將爆裂當(dāng)時登山運(yùn)動員攜帶的溫度計(jì)的讀數(shù)是21，表內(nèi)氣體體積的變化可忽略不計(jì)(1)通過計(jì)算判斷手表的表盤玻璃是向外爆裂還是向內(nèi)爆裂？(2)當(dāng)時外界的大氣壓強(qiáng)為多少？對于實(shí)際問題，在認(rèn)真審題的前提下，根據(jù)所學(xué)知識，從中抽象出理想模型，結(jié)合相關(guān)規(guī)律求解. 解題指導(dǎo) (1)取表內(nèi)封閉氣體為研究對象初狀態(tài)的壓強(qiáng)為p11.0105 Pa溫度為T1(27327) K30

15、0 K其末狀態(tài)的壓強(qiáng)為p2，溫度為T2(27321)K252 K根據(jù)查理定律，有解得：p28.4104 Pa 如果手表的表盤玻璃是向內(nèi)爆裂的，則外界的大氣壓強(qiáng)為 p0p2p8.4104 Pa6.0104 Pa 1.44105 Pa 大于山腳下的大氣壓強(qiáng)(即常溫下的大氣壓強(qiáng))，這顯然是不可能的，所以可判斷手表的表盤玻璃是向外爆裂的 (2)當(dāng)時外界的大氣壓強(qiáng)為 p0p2p8.4104 Pa6.0104 Pa2.4104 Pa.答案 (1)向外爆裂(2)2.4104 Pa9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。2022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202210、雨中黃葉

16、樹，燈下白頭人。2022/10/162022/10/162022/10/1610/16/2022 2:05:20 AM11、以我獨(dú)沈久，愧君相見頻。2022/10/162022/10/162022/10/16Oct-2216-Oct-2212、故人江海別，幾度隔山川。2022/10/162022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202213、乍見翻疑夢，相悲各問年。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202214、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。16 十月 20222022/10/162022/10/1620

17、22/10/1615、比不了得就不比，得不到的就不要。十月 222022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202216、行動出成果，工作出財(cái)富。2022/10/162022/10/1616 October 202217、做前，能夠環(huán)視四周；做時，你只能或者最好沿著以腳為起點(diǎn)的射線向前。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/169、沒有失敗，只有暫時停止成功！。2022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202210、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。2022/10/162

18、022/10/162022/10/1610/16/2022 2:05:20 AM11、成功就是日復(fù)一日那一點(diǎn)點(diǎn)小小努力的積累。2022/10/162022/10/162022/10/16Oct-2216-Oct-2212、世間成事，不求其絕對圓滿，留一份不足，可得無限完美。2022/10/162022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202213、不知香積寺，數(shù)里入云峰。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202214、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。16 十月 20222022/10

19、/162022/10/162022/10/1615、楚塞三湘接，荊門九派通。十月 222022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202216、少年十五二十時，步行奪得胡馬騎。2022/10/162022/10/1616 October 202217、空山新雨后，天氣晚來秋。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/169、楊柳散和風(fēng)，青山澹吾慮。2022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202210、閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。2022/10/162022/10/162022/10/1610/16/2022 2:05:20 AM11、越