第2節(jié)固體液體與氣體

第2節(jié)固體、液體與氣體教材梳理·自主預習考點研析·感悟提升一、固體1.晶體與非晶體的比較知識梳理教材梳理·自主預習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

.各向同性轉(zhuǎn)化晶體和非晶體在一定條件下可以轉(zhuǎn)化典型物質(zhì)石英、云母、明礬、食鹽玻璃、橡膠不規(guī)則確定各向同性2.晶體的微觀結(jié)構(gòu)晶體的微觀結(jié)構(gòu)特點:組成晶體的物質(zhì)微粒有

的、周期性的在空間排列.二、液體和液晶1.液體的表面張力(1)作用:液體的表面張力使液面具有

的趨勢.(2)方向:表面張力跟液面

,跟這部分液面的分界線

.2.毛細現(xiàn)象:是指浸潤液體在細管中

的現(xiàn)象,以及不浸潤液體在細管中

的現(xiàn)象,毛細管越細,毛細現(xiàn)象越明顯.規(guī)則收縮相切垂直上升下降3.液晶的物理性質(zhì)(1)具有液體的流動性.(2)具有晶體的光學各向

性.(3)從某個方向看其分子排列比較整齊,但從另一方向看,分子的排列是

的.三、飽和汽、飽和汽壓和相對濕度1.飽和汽與未飽和汽(1)飽和汽:與液體處于

的蒸汽.(2)未飽和汽:沒有達到

狀態(tài)的蒸汽.異雜亂無章動態(tài)平衡飽和2.飽和汽壓(1)定義:飽和汽所具有的壓強.(2)特點:液體的飽和汽壓與溫度有關(guān),溫度越高,飽和汽壓

,且飽和汽壓與飽和汽的體積無關(guān).越大四、氣體1.氣體壓強產(chǎn)生原因由于大量分子無規(guī)則運動而碰撞器壁,形成對器壁各處均勻、持續(xù)的壓力,作用在器壁

的壓力叫做氣體的壓強決定因素宏觀上取決于氣體的溫度和

.微觀上取決于分子的平均動能和分子的

.單位面積上體積密集程度2.氣體實驗定律圖象3.理想氣體的狀態(tài)方程(1)宏觀上講,理想氣體是指在任何條件下始終遵從

的氣體.實際氣體在壓強

、溫度

的條件下,可視為理想氣體.(2)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.氣體實驗定律不太大不太低4.氣體分子運動特點小題檢測1.思考判斷(1)單晶體的所有物理性質(zhì)都是各向異性的.(

)×(2)液晶是液體和晶體的混合物.(

)(3)船浮于水面上不是由于液體的表面張力.(

)(4)水蒸氣達到飽和時,水蒸氣的壓強不再變化,這時,水不再蒸發(fā)和液化.(

)(5)水能浸潤任何固體.(

)(6)當人們感到干燥時,空氣的相對濕度一定較小.(

)(7)一定質(zhì)量的理想氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān).(

)×√××√√2.(多選)對下列幾種固體物質(zhì)的認識,正確的有(

)A.食鹽熔化過程中,溫度保持不變,說明食鹽是晶體B.燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面,熔化的蜂蠟呈橢圓形,說明蜂蠟是晶體C.天然石英表現(xiàn)為各向異性,是由于該物質(zhì)的微粒在空間的排列不規(guī)則D.石墨和金剛石的物理性質(zhì)不同,是由于組成它們的物質(zhì)微粒排列結(jié)構(gòu)不同AD解析:晶體才有固定的熔點,A正確;熔化的蜂蠟呈橢圓形說明云母片導熱具有各向異性的特點,故此現(xiàn)象說明云母片是晶體,B錯誤;天然石英具有各向異性的原因是物質(zhì)微粒在空間的排列是規(guī)則的,C錯誤;石墨與金剛石皆由碳原子組成,但它們的物質(zhì)微粒排列結(jié)構(gòu)是不同的,D正確.3.(多選)下列現(xiàn)象中,主要是液體表面張力作用的是(

)A.水黽可以停在水面上B.小木船漂浮在水面上C.荷葉上的小水珠呈球形D.慢慢向小酒杯中注水,即使水面稍高出杯口,水仍不會流下來ACD解析:水黽可以停在水面上是液體表面張力的作用,小木船漂浮在水面上是因為浮力,二者最直觀的區(qū)別是物體有沒有一部分陷進水里面;表面張力使液體表面有收縮的趨勢,所以荷葉上的小水珠呈球形,水面稍高出杯口也不會流下來,故A,C,D正確,B錯誤.4.對一定質(zhì)量的氣體來說,下列幾點能做到的是(

)A.保持壓強和體積不變而改變它的溫度B.保持壓強不變,同時升高溫度并減小體積C.保持溫度不變,同時增加體積并減小壓強D.保持體積不變,同時增加壓強并降低溫度C考點一固體與液體的性質(zhì)考點研析·感悟提升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物體必定是晶體,且是單晶體.(3)只要是具有確定熔點的物體必定是晶體,沒有確定熔點的物體必是非晶體.2.液體的表面張力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薄膜方向和液面相切,垂直于液面上的各條分界線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,球體的表面積最小[例1](2019·安徽安慶模擬)(多選)下列說法正確的是(

)A.液面上方的蒸汽達到飽和時就不會有液體分子從液面飛出B.萘的熔點為80℃,質(zhì)量相等的80℃的液態(tài)萘和80℃的固態(tài)萘具有不同的分子勢能C.車輪在潮濕的地面上滾過后,車轍中會滲出水,屬于毛細現(xiàn)象D.液體表面層分子的勢能比液體內(nèi)部分子的勢能大E.液晶像液體一樣具有流動性,而其光學性質(zhì)與某些晶體相似,具有各向同性BCD解析:液面上方的蒸汽達到飽和時,液體分子從液面飛出,同時有蒸汽分子進入液體中,從宏觀上看,液體不再蒸發(fā),故A錯誤;80℃時,液態(tài)萘凝固成固態(tài)萘的過程中放出熱量,溫度不變,則分子的平均動能不變,萘放出熱量的過程中內(nèi)能減小,而分子平均動能不變,所以一定是分子勢能減小,故B正確;由毛細現(xiàn)象的定義可知,C正確;液體表面層的分子間距離比液體內(nèi)部的分子間距離大,故液體表面層分子之間的作用力表現(xiàn)為引力,分子之間的距離有縮小的趨勢,可知液體表面層的分子比液體內(nèi)部的分子有更大的分子勢能,故D正確;液晶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,E錯誤.[針對訓練]

(2015·全國Ⅰ卷,33)(多選)下列說法正確的是(

)A.將一塊晶體敲碎后,得到的小顆粒是非晶體B.固體可以分為晶體和非晶體兩類,有些晶體在不同方向上有不同的光學性質(zhì)C.由同種元素構(gòu)成的固體,可能會由于原子的排列方式不同而成為不同的晶體D.在合適的條件下,某些晶體可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷w,某些非晶體也可以轉(zhuǎn)變?yōu)榫wE.在熔化過程中,晶體要吸收熱量,但溫度保持不變,內(nèi)能也保持不變BCD解析:晶體被敲碎后,其空間點陣結(jié)構(gòu)未變,仍是晶體,A錯誤;單晶體光學性質(zhì)具有各向異性,B正確;同種元素由于空間的排列結(jié)構(gòu)而形成不同物質(zhì)的晶體,C正確;如果外界條件改變了分子或原子的空間排列結(jié)構(gòu),晶體和非晶體之間可以互相轉(zhuǎn)化,D正確;在晶體熔化過程中,溫度保持不變,只是分子平均動能保持不變,分子勢能會發(fā)生改變,內(nèi)能也會改變,E錯誤.考點二氣體壓強的產(chǎn)生與計算1.平衡狀態(tài)下氣體壓強的求法力平衡法選取與氣體接觸的液柱(或活塞)為研究對象進行受力分析,得到液柱(或活塞)的受力平衡方程,求得氣體的壓強等壓面法在連通器中,同一種液體(中間不間斷)同一深度處壓強相等.液體內(nèi)深h處的總壓強p=p0+ρgh,p0為液面上方的壓強液片法選取假想的液體薄片(自身重力不計)為研究對象,分析液片兩側(cè)受力情況,建立平衡方程,消去面積,得到液片兩側(cè)壓強相等方程,求得氣體的壓強2.常見兩種模型(1)活塞模型如圖所示是最常見的封閉氣體的兩種方式.(2)連通器模型如圖所示,U形管豎直放置,同一液體中的相同高度處壓強一定相等,所以氣體B和A的壓強關(guān)系可由圖中虛線所示的等高線聯(lián)系起來.則有pB+ρgh2=pA.而pA=p0+ρgh1,所以氣體B的壓強為pB=p0+ρg(h1-h2).[例2]

若已知大氣壓強為p0,圖中各裝置均處于靜止狀態(tài),圖中液體密度均為ρ,求被封閉氣體的壓強.在圖(丁)中,以液面A為研究對象,由平衡條件得p丁S=(p0+ρgh1)S所以p丁=p0+ρgh1.在圖(戊)中,從開口端開始計算:右端為大氣壓p0,同種液體同一水平面上的壓強相同,所以b氣柱的壓強pb=p0+ρg(h2-h1),而a氣柱的壓強為pa=pb-ρgh3=p0+ρg(h2-h1-h3).誤區(qū)警示(1)在考慮與氣體接觸的液柱所產(chǎn)生的附加壓強p=ρgh時,應(yīng)特別注意h是表示液柱豎直高度,不一定是液柱長度.(2)特別注意大氣壓強的作用,不要漏掉大氣壓強.[針對訓練]

如圖中兩個汽缸質(zhì)量均為M,內(nèi)部橫截面積均為S,兩個活塞的質(zhì)量均為m,左邊的汽缸靜止在水平面上,右邊的活塞和汽缸豎直懸掛在天花板下.兩個汽缸內(nèi)分別封閉有一定質(zhì)量的空氣A,B,大氣壓為p0,活塞與汽缸間無摩擦,重力加速度為g,求封閉氣體A,B的壓強各多大?考點三氣體實驗定律的應(yīng)用1.理想氣體狀態(tài)方程與氣體實驗定律的關(guān)系3.利用氣體實驗定律解決問題的基本思路[例3]

(2019·全國卷Ⅱ,33)如圖,一容器由橫截面積分別為2S和S的兩個汽缸連通而成,容器平放在水平地面上,汽缸內(nèi)壁光滑.整個容器被通過剛性桿連接的兩活塞分隔成三部分,分別充有氫氣、空氣和氮氣.平衡時,氮氣的壓強和體積分別為p0和V0,氫氣的體積為2V0,空氣的壓強為p.現(xiàn)緩慢地將中部的空氣全部抽出,抽氣過程中氫氣和氮氣的溫度保持不變,活塞沒有到達兩汽缸的連接處,求:(1)抽氣前氫氣的壓強;(2)抽氣后氫氣的壓強和體積.題組訓練1.(玻璃管液封模型)(2019·全國卷Ⅲ,33)如圖,一粗細均勻的細管開口向上豎直放置,管內(nèi)有一段高度為2.0cm的水銀柱,水銀柱下密封了一定量的理想氣體,水銀柱上表面到管口的距離為2.0cm.若將細管倒置,水銀柱下表面恰好位于管口處,且無水銀滴落,管內(nèi)氣體溫度與環(huán)境溫度相同.已知大氣壓強為76cmHg,環(huán)境溫度為296K.(1)求細管的長度;解析:(1)設(shè)細管的長度為L,橫截面的面積為S,水銀柱高度為h;初始時,設(shè)水銀柱上表面到管口的距離為h1,被密封氣體的體積為V,壓強為p;細管倒置時,氣體體積為V1,壓強為p1.由玻意耳定律有pV=p1V1①由力的平衡條件有p=p0+ρgh

②p1=p0-ρgh③式中,ρ,g分別為水銀的密度和重力加速度的大小,p0為大氣壓強.由題意有V=S(L-h1-h)④V1=S(L-h)⑤由①②③④⑤式和題給條件得L=41cm.⑥答案:(1)41cm

(2)若在倒置前,緩慢加熱管內(nèi)被密封的氣體,直到水銀柱的上表面恰好與管口平齊為止,求此時密封氣體的溫度.答案:(2)312K2.(變質(zhì)量問題)(2019·全國Ⅰ卷,33)熱等靜壓設(shè)備廣泛應(yīng)用于材料加工中.該設(shè)備工作時,先在室溫下把惰性氣體用壓縮機壓入到一個預抽真空的爐腔中,然后爐腔升溫,利用高溫高氣壓環(huán)境對放入爐腔中的材料加工處理,改善其性能.一臺熱等靜壓設(shè)備的爐腔中某次放入固體材料后剩余的容積為0.13m3,爐腔抽真空后,在室溫下用壓縮機將10瓶氬氣壓入到爐腔中.已知每瓶氬氣的容積為3.2×10-2m3,使用前瓶中氣體壓強為1.5×107Pa,使用后瓶中剩余氣體壓強為2.0×106Pa;室溫溫度為27℃.氬氣可視為理想氣體.(1)求壓入氬氣后爐腔中氣體在室溫下的壓強;解析:(1)設(shè)初始時每瓶氣體的體積為V0,壓強為p0;使用后氣瓶中剩余氣體的壓強為p1,假設(shè)體積為V0,壓強為p0的氣體壓強變?yōu)閜1時,其體積膨脹為V1,由玻意耳定律p0V0=p1V1①被壓入爐腔的氣體在室溫和p1條件下的體積為V1′=V1-V0②設(shè)10瓶氣體壓入完成后爐腔中氣體的壓強為p2,體積為V2,由玻意耳定律p2V2=10p1V1′③聯(lián)立①②③式并代入題給數(shù)據(jù)得p2=3.2×107Pa.④答案:(1)3.2×107Pa

答案:(2)1.6×108Pa(2)將壓入氬氣后的爐腔加熱到1227℃,求此時爐腔中氣體的壓強.考點四氣體狀態(tài)變化中的圖象問題[例4]一定質(zhì)量的理想氣體經(jīng)歷了溫度緩慢升高的變化,如圖所示,p-T和V-T圖象各記錄了其部分變化過程,試求:(1)溫度600K時氣體的壓強;答案:(1)1.25×105Pa

(2)在p-T圖象上將溫度從400K升高到600K的變化過程補充完整.答案:(2)圖見解析反思總結(jié)氣體狀態(tài)變化圖象的分析方法(1)明確點、線的物理意義: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)明確圖象斜率的物理意義: