高考綜合復習-熱學專題復習二

高考綜合復習——熱學專題復習二

固體液體和氣體第一部分固體和液體知識要點梳理

知識點一——固體的分類

▲知識梳理

1、晶體和非晶體

（1）在外形上，晶體具有確定的幾何形狀，而非晶體則沒有。

（2）在物理性質(zhì)上，晶體具有各向異性，而非晶體則是各向同性的。

（3）晶體具有確定的熔點，而非晶體沒有確定的熔點。

（4）晶體和非晶體并不是絕對的，它們在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。例如把晶體硫加熱熔化（溫度不超過300℃）后再倒進冷水中，會變成柔軟的非晶體硫，再過一段時間又會轉(zhuǎn)化為晶體硫。

2、多晶體和單晶體

單個的晶體顆粒是單晶體，由單晶體雜亂無章地組合在一起是多晶體。

多晶體具有各向同性。

3、晶體的微觀結(jié)構(gòu)

組成晶體的物質(zhì)微粒（分子、原子或離子）都是按照各自的規(guī)則排列的，具有空間上的周期性，微粒的熱運動表現(xiàn)為在一定的平衡位置附近不停地做振動。

▲疑難導析

1、晶體的各向異性及其微觀解釋

在物理性質(zhì)上，晶體具有各向異性，而非晶體則是各向同性的。

通常所說的物理性質(zhì)包括彈性、硬度、導熱性能、導電性能、光的折射性能等。晶體的各向異性是指晶體在不同方向上物理性質(zhì)不同，也就是沿不同方向去測試晶體的物理性能時測量結(jié)果不同。

例如晶體在不同的方向還可以有不同的硬度、彈性、熱膨脹性質(zhì)、導電性能等。

需要注意的是，晶體具有各向異性，并不是說每一種晶體都能在各物理性質(zhì)上都表現(xiàn)出各向異性。例如云母、石膏晶體在導熱性上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向傳熱的快慢不同；方鉛礦晶體在導電性上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向電阻率不同；立方形的銅晶體在彈性上表現(xiàn)出顯著的各向異性——沿不同方向的彈性不同；方解石晶體在光的折射上表現(xiàn)出各向異性——沿不同方向的折射率不同。

2、對各向異性的微觀解釋

如圖所示，這是在一個平面上晶體物質(zhì)微粒的排列情況。從圖上可以看出，在沿不同方向所畫的等長直線AB、AC、AD上物質(zhì)微粒的數(shù)目不同。直線AB上物質(zhì)微粒較多，直線AD上較少，直線AC上更少。正因為在不同方向上物質(zhì)微粒的排列情況不同，才引起晶體的不同方向上物理性質(zhì)的不同。

：晶體具有各向異性是由于（）

A．晶體在不同方向上物質(zhì)微粒的排列情況不同B．晶體在不同方向上物質(zhì)微粒的排列情況相同

C．晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的無規(guī)則性D．晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有規(guī)則性

答案：AD

解析：組成晶體的物質(zhì)微粒是有規(guī)則排列的，由于在不同方向上物質(zhì)微粒的排列情況不同，造成晶體在不同方向上的物理性質(zhì)不同。選項A、D正確。

知識點二——液體

▲知識梳理

1、液體的微觀結(jié)構(gòu)及物理特性

（1）從宏觀看

因為液體介于氣體和固體之間，所以液體既像固體具有一定的體積，不易壓縮，又像氣體沒有形狀，具有流動性。

（2）從微觀看有如下特點

①液體分子密集在一起，具有體積不易壓縮；

②分子間距接近固體分子，相互作用力很大；

③液體分子在很小的區(qū)域內(nèi)有規(guī)則排列，此區(qū)域是暫時形成的，邊界和大小隨時改變，并且雜亂無章排列，因而液體表現(xiàn)出各向同性；

④液體分子的熱運動雖然與固體分子類似，但無長期固定的平衡位置，可在液體中移動，因而顯示出流動性，且擴散比固體快。

2、液體的表面張力

如果在液體表面任意畫一條線，線兩側(cè)的液體之間的作用力是引力，它的作用是使液體面繃緊，所以叫液體的表面張力。

3、浸潤和不浸潤

將玻璃放入水中取出來，玻璃上沾一層水，此現(xiàn)象為浸潤現(xiàn)象。將玻璃放入水銀中取出來，玻璃上無水銀痕跡，此現(xiàn)象為不浸潤現(xiàn)象。對玻璃來說，水是浸潤液體，水銀是不浸潤液體。

產(chǎn)生浸潤和不浸潤現(xiàn)象的原因是液體和固體接觸處形成一個液體薄層的附著層，附著層的液體分于既受到固體分子吸引力作用，同時受到液體內(nèi)部分子的吸引力作用。當>形成浸潤現(xiàn)象；當<形成不浸潤現(xiàn)象。如用墨水在紙上寫字，紙被墨水漫潤，留下字體，所以墨水是紙的浸潤液體。同理，水是毛巾的浸潤液體；水是羽毛的不浸潤液體。

4、毛細現(xiàn)象

把水裝在玻璃管里，由于水是玻璃的浸潤液體，液體就上升。把水銀裝在玻璃管里，由于水銀是玻璃的不浸潤液體，水銀就下降。把浸潤液體在毛細管里上升的現(xiàn)象和不浸潤液體在毛細管里下降的現(xiàn)象，叫做毛細現(xiàn)象。能發(fā)生毛細現(xiàn)象的管叫毛細管。

產(chǎn)生毛細現(xiàn)象的原因：是附著層內(nèi)液面的液體分子受力使附著層液面上升（下降），液面彎曲使液面變大，而表面張力的收縮使液面減少，液體上升（下降），直至表面張力與上升（或下降）的液柱所受的重力相平衡為止。

特別提醒：毛細現(xiàn)象是浸潤和不浸潤及表面張力共同作用而形成的結(jié)果，毛細管越細，毛細現(xiàn)象越明顯。毛細現(xiàn)象在日常生活中有許多應用。

▲疑難導析

表面張力的解釋：

我們知道分子間的距離大于某一數(shù)值時，分子力表現(xiàn)為引力，小于這個數(shù)值時表現(xiàn)為斥力，如果分子間的距離等于，分子力為0。在液體內(nèi)部，分子間的距離在左右，而在表面層，分子比較稀疏，分子間的距離大于（如圖所示），因此分子間的作用表現(xiàn)為相互吸引。

特別提醒：

①表面張力使液體自動收縮，由于有表面張力的作用，液體表面有收縮到最小的趨勢，表面張力的方向跟液面相切。

②表面張力的形成原因是表面層（液體跟空氣接觸的一個薄層）中分子間距離大，分子間的相互作用表現(xiàn)為引力。

③表面張力的大小除了跟邊界線長度有關(guān)外，還跟液體的種類、溫度有關(guān)。

：液體表面具有收縮趨勢的原因是（）

A．液體可以流動

B．液體表面層分子間距離小于液體內(nèi)部分子間距離

C．與液面接觸的容器壁的分子，對液體表面分子有吸引力

D．液體表面層分子間距離大于液體內(nèi)部分子間距離

答案：D

解析：由于液體表面層里分子間的距離大于液體內(nèi)部分子間的距離，所以表面層里分子間的相互作用表現(xiàn)為引力，這種引力使液體表面層的相鄰部分之間有相互吸引的力（即表面張力），表面張力使液體表面具有收縮的趨勢。選項D正確。

知識點三——液晶

▲知識梳理

1．液晶的物理性質(zhì)

液晶具有液體的流動性，又具有晶體的光學各向異性。

2．液晶分子的排列特點

液晶分子的位置無序，但排列是有序的。

▲疑難導析

液晶的性質(zhì)和特點

1．液晶態(tài)的分子排列

組成晶體的物質(zhì)微粒（分子、原子或離子）依照一定的規(guī)律在空間有序排列，構(gòu)成空間點陣，所以表現(xiàn)為各向異性。液體卻表現(xiàn)為分子排列無序性和流動性。液晶呢？分子既保持排列有序性，保持各向異性，又可以自由移動位置無序，因此也保持了流動性。

2．液晶的特點

液晶分子的位置無序使它像液體，排列有序使它像晶體。

3．液晶的光學性質(zhì)對外界條件的變化反應敏捷

液晶分子的排列是不穩(wěn)定的，外界條件和微小變動都會引起液晶分子排列的變化，因而改變液晶的某些性質(zhì)，例如溫度、壓力、摩擦、電磁作用、容器表面的差異等，都可以改變液晶的光學性質(zhì)。

如計算器的顯示屏，外加電壓液晶由透明狀態(tài)變?yōu)榛鞚釥顟B(tài)。

4．液晶的外形特征

液晶物質(zhì)都具有較大的分子，分子形狀通常是棒狀分子、碟狀分子、平板狀分子。

：關(guān)于液晶，下列說法中正確的有（）

A．液晶是一種晶體

B．液晶分子的空間排列是穩(wěn)定的，具有各向異性

C．液晶的光學性質(zhì)隨溫度的變化而變化

D．液晶的光學性質(zhì)隨外加電壓的變化而變化

答案：CD

解析：液晶的微觀結(jié)構(gòu)介于晶體和液體之間，雖然液晶分子在特定方向排列比較整齊，具有各向異性，但分子的排列是不穩(wěn)定的，選項A、B錯誤。

外界條件的微小變化都會引起液晶分子排列的變化，從而改變液晶的某些性質(zhì)。溫度、壓力、外加電壓等因素變化時，都會改變液晶的光學性質(zhì)，選項C、D正確。

綜上所述，該題的答案為C、D。

知識點四——物態(tài)變化中的能量交換

▲知識梳理

1．熔化

（1）熔點跟物質(zhì)的種類有關(guān)，還受壓強的影響。

（2）晶體有一定的熔點，在壓強一定時，熔化熱為一定值；非晶體沒有確定的熔點，也沒有確定的熔化熱。

（3）熔化熱的單位：焦／千克（）。

2．汽化

（1）汽化有兩種方式：蒸發(fā)和沸騰．蒸發(fā)在任何溫度下都能發(fā)生，沸騰只在一定的溫度下才會發(fā)生，這個溫度就是液體的沸點。

（2）物體的汽化熱與溫度和壓強有關(guān)。

（3）汽化熱的單位：焦／千克（）。

▲疑難導析

1、為何晶體熔化時要從外界吸熱，而溫度又不升高

結(jié)合分子動理論，對晶體熔化的過程可分為三個階段進行分析。

（1）開始熔化之前，從外界獲得的能量，主要用來增加微粒的平均動能，因而物體的溫度升高，因熱膨脹而體積變化引起的勢能變化可不考慮。

（2）熔化過程，晶體從外界獲得的能量，完全用來破壞晶體內(nèi)部微粒的規(guī)則排列，克服微粒間引力做功，只增加微粒的勢能，而不增加微粒的動能，所以晶體在熔化過程中溫度保持不變。

（3）熔化終了之后，晶體全部由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)．繼續(xù)加熱，液體升溫，于是分子平均動能增大。

2、影響飽和汽壓的因素

（1）飽和汽壓跟液體的種類有關(guān)

實驗表明，在相同的溫度下，不同液體的飽和汽壓一般是不同的。揮發(fā)性大的液體，飽和汽壓大。

例如20℃時，乙醚的飽和汽壓為5.87Pa，水為2.34Pa，水銀的飽和汽壓很小，20℃時僅為1.60Pa，所以水銀氣壓計水銀柱上方的空間可以認為是真空。

（2）飽和汽壓跟溫度有關(guān)

微觀解釋：飽和汽壓隨溫度的升高而增大．這是因為溫度升高時，液體里能量較大的分子增多，單位時間內(nèi)從液面飛出的分子也增多，致使飽和汽的密度增大，同時分子熱運動的平均動能也增大，這也導致飽和汽壓增大。

（3）飽和汽壓跟體積無關(guān)

微觀解釋：在溫度不變的情況下飽和汽的壓強不隨體積而變化，其原因是，當體積增大時，容器中汽的密度減小，原來的飽和汽變成了未飽和汽，于是液體繼續(xù)蒸發(fā)，直到未飽和汽成為飽和汽為止。由于溫度沒有改變，飽和汽的密度跟原來的一樣，分子熱運動的平均動能也跟原來一樣，所以壓強不改變；體積減小時，容器中飽和汽的密度增大，回到液體中的分子數(shù)多于從液面飛出的分子數(shù)，于是一部分汽變成液體，直到汽的密度減小到等于該溫度下飽和汽的密度為止。由于溫度跟原來相同，飽和汽密度不變，分子熱運動的平均速率也跟原來相同，所以壓強也不變化。

：一個有活塞的密閉容器內(nèi)盛有飽和水汽與少量的水，則可能發(fā)生的現(xiàn)象是（）

A．溫度保持不變，慢慢地推進活塞，容器內(nèi)壓強會增大

B．溫度保持不變，慢慢地推進活塞，容器內(nèi)壓強不變

C．溫度保持不變，慢慢地推出活塞，容器內(nèi)壓強會減小

D．不移動活塞而將容器放在沸水中，容器內(nèi)壓強不變

答案：B

解析：根據(jù)飽和汽的特性，飽和汽壓的大小與物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，并隨著溫度的升高而增大，但跟飽和汽的體積無關(guān)。所以在溫度不變時，飽和汽壓不隨體積變化，因而B正確；其余的現(xiàn)象均不可能發(fā)生。答案為B。

典型例題透析

題型一——晶體的微觀結(jié)構(gòu)假說的應用

（1）假說的依據(jù)：假說的提出是根據(jù)晶體外形的規(guī)則性和物理性質(zhì)的各向異性。

（2）實驗證實，人們用X射線和電子顯微鏡對晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行研究后，證實了這種假說是正確的。

（3）微觀結(jié)構(gòu)理論的內(nèi)容包括：①組成晶體的物質(zhì)微粒（分子、原子或離子）是依照一定的規(guī)律在空間中整齊的排列的。②微粒的熱運動特點表現(xiàn)為在一定的平衡位置附近不停地做微小振動。

（4）熔點的解釋，給晶體加熱到一定溫度時，一部分微粒有足夠的動能，克服微粒間的作用力，離開平衡位置，使規(guī)則的排列被破環(huán)，晶體開始熔解。熔解時晶體吸收的熱量全部用來破環(huán)規(guī)則的排列，溫度不發(fā)生變化。

（5）有的物質(zhì)有幾種晶體，是因為它們的物質(zhì)微粒能形成不同的晶體結(jié)構(gòu)。

1、關(guān)于晶體和多晶體，下列說法正確的是（）

A．有規(guī)則的幾何外形的固體一定是晶體B．晶體在物理性質(zhì)上一定是各向異性的

C．晶體熔化時具有一定的熔點D．晶體和非晶體在適當?shù)臈l件下是可能相互轉(zhuǎn)化的

解析：因為外形是否規(guī)則可以用人工的方法處理，所以選項A是錯誤的。

因為晶體可分為單晶體和多晶體，而多晶體在物理性質(zhì)上是各向同性的，所以選項B也是錯誤的。

因為晶體在物理性質(zhì)上的重要特征之一是具有一定的熔點，所以選項C正確。

理論和實驗都證明非晶體是不穩(wěn)定狀態(tài)，在適當?shù)臈l件下會變成晶體，因此選項D正確。

答案：CD

總結(jié)升華：晶體與非晶體的區(qū)別主要表現(xiàn)在有無確定的熔點上，而不能依據(jù)是否有規(guī)則的幾何外形辨別，因為雖然單晶體有規(guī)則的幾何外形，但多晶體與非晶體一樣都沒有規(guī)則的幾何外形。

舉一反三

【變式】如圖所示是一塊密度、厚度均勻的矩形被測樣品，長AB為寬CD的兩倍，若用萬用表沿兩對稱軸測其電阻均為R，這塊樣品可能是（）

A．金屬B．多晶體

C．單晶體D．非晶體

答案：C

解析：由圖可知，電阻的長度為的2倍，橫截面積是的，對于同種材料的導體，用萬用表測得，說明該材料沿AB方向?qū)щ娦阅鼙菴D方向?qū)щ娦阅芎?，表現(xiàn)出各向異性，因而該樣品是單晶體，因而應選C。

題型二——表面張力的應用

液體表面張力產(chǎn)生的原因是液體與空氣的交界處分子因為蒸發(fā)而變的稀疏，分子間表現(xiàn)引力，使整個液面有收縮的趨勢。

2、以下說法正確的是（）

A．小昆蟲能在水面上自由來往而不陷入水中是液體表面張力在起作用

B．小木塊能夠浮于水面上是液體表面張力與其重力平衡的結(jié)果

C．縫衣針浮在水面上不下沉是重力和水的浮力平衡的結(jié)果

D．噴泉噴射到空中的水形成一個個球形的小水珠是表面張力作用結(jié)果

思路點撥：浮力的實質(zhì)是物體在下表面與上表面所受的壓力之差。表面張力的實質(zhì)是液體表面層內(nèi)各部分之間的相互吸引力，是分子力的宏觀體現(xiàn)。需要注意的是，表面張力作用于液體的表面層里，并不是作用于液面上的物體上。昆蟲與縫衣針漂浮于水面上是表面張力在起作用，其作用是在水面上形成一個膜（表面層），正是這個膜托住了昆蟲與縫衣針，即膜對它們的支持力與其重力平衡，當然，在與縫衣針和昆蟲下邊緣接觸的凹形水膜（表面層）中形成的表面張力的豎直分量的總和就等于膜對縫衣針或昆蟲的支持力，而支持力又等于其重力，這才是本質(zhì)問題。

解析：仔細觀察可以發(fā)現(xiàn)，小昆蟲在水面上站定或行進過程中，其腿部位置比周圍水面稍下陷，但仍在水面上而未陷入水中，就像踩在柔韌性非常好的膜上一樣，因此這是液體的表面張力在起作用。浮在水面上的縫衣針與小昆蟲情況一樣，故A正確，C錯；小木塊浮于水面上時，木塊下部實際上已經(jīng)陷入水中受到水的浮力作用，是浮力與重力平衡的結(jié)果，而非表面張力在起作用，B錯；噴泉噴到空中的水分散時每一小部分的表面都有表面張力在起作用且又處于失重狀態(tài)，因而形成球狀水珠，故D正確。

答案：AD

總結(jié)升華：本題考查的是液體表面張力產(chǎn)生的原因以及表面張力與浮力的本質(zhì)區(qū)別。

舉一反三

【變式】液體表面張力產(chǎn)生的原因是（）

A．液體表面層分子較緊密，分子間斥力大于引力

B．液體表面層分子較緊密，分子間引力大于斥力

C．液體表面層分子較稀疏，分子間引力大于斥力

D.液體表面層分子較稀疏，分子間斥力大于引力

答案：C

解析：液體表面層分子間距離介于氣體和液體之間。液體分子力可認為為零，則表面層分子力表現(xiàn)為引力。故C正確。

題型三——液晶的考查

液晶是種很特殊的材料，它既像液體那樣具有流動性，又像晶體那樣在不同的方向上表現(xiàn)出不同的光學性質(zhì)。液晶可以隨外界條件的不同，一會分子排列有序，一會分子排列又雜亂無章，液晶顯示器正是使用液晶的這一獨特的光學特性對它進行調(diào)制，進而通過液晶進行顯示。

3、關(guān)于液晶的下列說法中正確的是（）

A．液晶是液體和晶體的混合物B．液晶分子在特定方向排列比較整齊

C．電子手表中的液晶在外加電壓的影響下，能夠發(fā)光D．所有物質(zhì)在一定條件下都能成為液晶

解析：液晶是某些特殊的有機化合物，在某些方向上分子排列規(guī)則，某些方向上雜亂，液晶本身不能發(fā)光。所以選項A、C、D錯，選項B正確。

答案：B

總結(jié)升華：液晶是液態(tài)晶體的簡稱，介于各向同性的液體與晶體之間的一種物質(zhì)狀態(tài)，液晶內(nèi)部的分子在某些方向上呈現(xiàn)出有規(guī)則排列，因此，液晶的特點是既有液體的流動性和連接性，又有晶體的光學、電磁學等方面的各向異性。

舉一反三

【變式】關(guān)于液晶的以下說法正確的是（）

A．液晶態(tài)只是物質(zhì)在一定溫度范圍內(nèi)才具有的存在狀態(tài)

B．因為液晶在一定條件下發(fā)光，所以可以用來做顯示屏

C．人體的某些組織中存在液晶結(jié)構(gòu)

D．筆記本電腦的彩色顯示器，是因為在液晶中摻入了少量多色性染料，液晶中電場強度不同時、它對不同色光的吸收強度不一樣，所以顯示出各種顏色

答案：CD

解析：液晶態(tài)可在一定溫度范圍或某一濃度范圍存在；它對離子的滲透作用同人體的某些組織；在外加電壓下，對不同色光的吸收程度不同，應選C、D。第二部分氣體知識要點梳理

知識點一——壓強的理解和計算

▲知識梳理

1．靜止或勻速運動系統(tǒng)中封閉氣體壓強的確定

（1）液體封閉的氣體的壓強

①平衡法：選與氣體接觸的液柱為研究對象，進行受力分析，利用它的受力平衡，求出氣體的壓強。熟練后可直接由壓強平衡關(guān)系寫出待測壓強，不一定非要從力的平衡方程式找起。

②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。

選取等壓面時要注意，等壓面下一定要是同種液體，否則就沒有壓強相等的關(guān)系。

（2）固體（活塞或氣缸）封閉的氣體的壓強

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行受力分析，由平衡條件建立方程，來找出氣體壓強與其它各力的關(guān)系。

2．加速運動系統(tǒng)中封閉氣體壓強的確定

要恰當?shù)剡x擇研究對象進行受力分析，然后依據(jù)牛頓第二定律列式求出封閉氣體的壓強。一般地，進行受力分析的研究對象選擇為與封閉氣體相聯(lián)系的液柱、活塞或氣缸等。該解法的實質(zhì)就是把要求解的熱學中的壓強問題轉(zhuǎn)化為力學問題。

特別提醒：氣體問題中應用牛頓第二定律列式時，式中氣體壓力中的“p”必須采用國際單位。如題中告訴壓強為75cmHg，則應寫成Pa。

▲疑難導析

1．氣體的壓強與大氣壓強

因密閉容器中的氣體密度一般很小，由氣體自身重力產(chǎn)生的壓強極小，可以忽略不計，故氣體壓強由氣體分子碰撞器壁產(chǎn)生，與地球引力無關(guān)。氣體對上下左右器壁的壓強大小都是相等的。

大氣壓強卻是由于空氣受到重力作用而產(chǎn)生的。由于地球引力作用的原因，大氣層的分子密度上方小下方大，從而使得大氣壓強的值隨高度而減小。

2．求解氣體的壓強時，應注意：

（1）封閉氣體對器壁的壓強處處相等。

（2）同種液體，如果中間間斷，那么同一深度處壓強不相等。

（3）求解液體內(nèi)部深度為h處的總壓強時，不要忘記液面上方氣體的壓強。

：全自動洗衣機有一個水位開關(guān)，它是一個壓力開關(guān)。水位開關(guān)的工作原理是利用開關(guān)內(nèi)的空氣室里的空氣隨著水位上升所增加的壓力，使開關(guān)動作，關(guān)閉水閥。在排水時，隨著水位的下降，空氣室內(nèi)的壓力隨之下降，開關(guān)回復到初始位置。從圖中可看到當水注進洗衣桶后，空氣很快被封閉在左側(cè)小管中，隨著水位的上升，封閉空氣的壓強增大。通常桶內(nèi)外液面差約為15～35cm，水的密度為ρ=1×103kg/m3，標準大氣壓為p0=1×105Pa求：

（1）封閉空氣的壓強數(shù)值大約有多少？

（2）若橡膠膜片的半徑為2.5cm，則壓縮空氣對橡膠膜片的壓力有多少？

解析：

（1）封閉空氣的壓強數(shù)值可根據(jù)洗衣桶的水位差來確定。

根據(jù)得：封閉空氣的壓強在1.015Pa到1.034Pa之間。

（2）根據(jù)得：壓縮空氣對橡膠膜片的壓力在199N到203N之間。

知識點二——氣體實驗定律

▲知識梳理

1、氣體實驗定律

（1）等溫變化

①等溫變化：一定質(zhì)量的氣體，在溫度不變的情況下其壓強隨體積的變化關(guān)系。

②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p與體積V成反比。

公式：或或（常量）

（2）等容變化

①等容變化：一定質(zhì)量的氣體在體積不變的情況下，壓強隨溫度的變化關(guān)系。

②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p與熱力學溫度T成正比。

公式：或或（常量）

（3）等壓變化

①等壓變化：一定質(zhì)量的氣體在壓強不變的情況下，體積隨溫度的變化關(guān)系。

②蓋·呂薩克定律

內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強不變的情況下，體積V與熱力學溫度T成正比。

公式：或或（常量）

2、氣體實驗定律三種圖線的對比定律變化過程同一氣體的兩條圖線圖線特點玻

意

耳

定

律等

溫

變

化A：在圖中是雙曲線。由知：T越大，值越大，所以遠離原點的等溫線溫度越高，即

B：在圖中是通過原點的傾斜直線。由知：，斜率越大T越大，查

理

定

律等

容

變

化A：在圖中是通過t軸上－273.15℃的直線。由于在同一溫度（如0℃）下同一氣體的壓強大時，體積小，所以

B：在圖中是通過原點的傾斜直線，由得，可見體積V大時斜率小，所以蓋

│

呂

薩

克

定

律等

壓

變

化A：在圖中是通過t軸上一273.15℃的直線。由于在同一溫度（如0℃）下同一氣體的體積大時，壓強小，所以

B：在圖中是通過原點的傾斜直線。由得，可見壓強p大時斜率小，所以

特別提醒：在應用氣體圖象分析問題時，一定要看清縱、橫坐標所代表的物理量，尤其是橫坐標表示的是攝氏溫度還是熱力學溫度。

▲疑難導析

1．處理氣體狀態(tài)變化的常用方法

（1）極端分析法（合理外推法）

在具體的物理問題中，把某變化條件合理外推到區(qū)間的兩端，則由物理概念或規(guī)律將矛盾迅速暴露出來，從而縮短分析的時間，提高判斷的效率，避免繁瑣的計算。

特別提醒：

①極端分析法對定性處理選擇題、填空題中增大、減小、向左、向右等問題時特別方便。但對先增后減或先減后增的情況不適用。

②“合理外推”不能違背物理概念、規(guī)律的約束，應在題設物理情景、條件變化范圍內(nèi)外推。

（2）假設法

先假設某一個量（如：封閉氣體的體積、水銀面的相對位置等）不變，判斷出封閉物的平衡條件是否被破壞，進而判斷出封閉物的相對移動方向。

（3）利用圖線分析氣體狀態(tài)的變化

有些氣體狀態(tài)變化的問題利用圖象也可以很方便地進行分析判斷。

利用圖象分析判斷問題，首先要對圖線的意義（斜率等）有正確的理解；其次能根據(jù)題給變化過程從三種圖象（、、）中選取便于進行討論的一種；再就是能根據(jù)題給變化過程正確地畫出圖線。

2．對氣體圖象的討論

（1）直線形圖線給出的關(guān)系式

從圖中可得等壓過程中

同理可得等容過程中

上述兩關(guān)系式在比例法解題中經(jīng)常用到。

（2）由圖線討論理想氣體的功、熱量和內(nèi)能

等溫線：一定質(zhì)量的理想氣體，

a→b，等溫降壓膨脹，內(nèi)能不變，吸熱等于對外做功。

b→c，等容升溫升壓，不做功，吸熱等于內(nèi)能增加。

c→a，等壓降溫收縮，外界做功和內(nèi)能減少等于放熱。

等容線：一定質(zhì)量的理想氣體，

狀態(tài)及能量變化同等溫線。

等壓線：一定質(zhì)量的理想氣體，

a→b，等溫升壓收縮，內(nèi)能不變，外界做功等于放熱。

b→c，等壓升溫膨脹，吸熱等于內(nèi)能增加和對外做功。

c→a，等容降溫降壓，內(nèi)能減少等于放熱。

特別提醒：氣體狀態(tài)變化過程，一定同時滿足狀態(tài)方程和能量守恒定律。

：如圖所示，氣缸中封閉著溫度為100℃的空氣，一重物用繩索經(jīng)滑輪跟缸中活塞相連接，重物和活塞都處于平衡狀態(tài)，這時活塞離氣缸底的高度為10cm，如果缸內(nèi)空氣變?yōu)?℃，重物將上升cm。

解析：汽缸中封閉氣體做等壓變化。

由得：

解得h=2.68cm。

知識點三——理想氣體狀態(tài)方程

▲知識梳理

1、理想氣體

（1）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、溫度不太低的條件下，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。

特別提醒：理想氣體是不存在的，它是實際氣體在一定程度的近似，是一種理想化的模型。“理想氣體”如同力學中的“質(zhì)點”一樣，是一種理想的物理模型，是一種重要的物理研究方法。對“理想氣體”研究得出的規(guī)律在很大溫度范圍和壓強范圍內(nèi)都能適用于實際氣體，因此它是有很大實際意義的。

2、理想氣體狀態(tài)方程

（1）內(nèi)容

一定質(zhì)量的某種理想氣體在從一個狀態(tài)1變化到另一個狀態(tài)2時，盡管p、V、T都可能改變，但是壓強跟體積的乘積與熱力學溫度的比值保持不變，這就叫作一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)方程。

（2）表達式

（或）

在中，恒量C與氣體的種類和質(zhì)量無關(guān)，即只要物質(zhì)的量相同，C就相同。

（3）適用條件

一定質(zhì)量、理想氣體。

（4）推導（利用任何兩個等值變化過程）

例如：從狀態(tài)1狀態(tài)C狀態(tài)2，

由和聯(lián)立即得。

3、幾個有用的推論

（1）查理定律的推論：①

（2）蓋·呂薩克定律的推論：②

（3）理想氣體狀態(tài)方程的推論：

a.密度方程：③

b.分態(tài)式方程：④

特別提醒：

（1）運用①式可以解決溫度變化時水銀柱的移動問題，要注意溫度升高時，水銀柱向壓強增加少的一側(cè)移動；溫度降低時，水銀柱向壓強減少量多的一側(cè)移動。

（2）一般利用③式求解變質(zhì)量問題，但也可解決定質(zhì)量問題。

▲疑難導析

1．對理想氣體狀態(tài)方程從以下幾點理解、掌握

（1）適用對象：一定質(zhì)量的理想氣體。

（2）應用理想氣體狀態(tài)方程的關(guān)鍵是：對氣體狀態(tài)變化過程的分析和狀態(tài)參量的確定。即：“一過程六參量”。

（3）應用理想氣體狀態(tài)方程解題的一般思路和步驟：

運用理想氣體狀態(tài)方程解題前，應確定在狀態(tài)變化過程中保持質(zhì)量不變。解題時，第一，必須確定研究對象，即某一定質(zhì)量的氣體，分析它的變化過程。第二，確定初、末兩狀態(tài)，正確找出初、末兩狀態(tài)的六個狀態(tài)參量，特別是壓強。第三，用理想氣體狀態(tài)方程列式，并求解。

（4）注意方程中各物理量的單位。T必須是熱力學溫度，公式兩邊中p和V單位必須統(tǒng)一，但不一定是國際單位。

2．對有相互聯(lián)系的兩部分（或幾部分）氣體，我們簡稱之為“關(guān)聯(lián)氣體”。

研究該類問題時，一般也要先對各部分氣體做“隔離體”。即先分別以各部分氣體為研究對象，分析狀態(tài)參量，根據(jù)變化特征列出狀態(tài)方程；然后分析關(guān)聯(lián)氣體間壓強的關(guān)系、體積的關(guān)系等，建立相應的輔助方程。

3．對討論型、判斷型的氣體問題分析

有一些氣體問題，若根據(jù)題給條件作定性分析，會發(fā)現(xiàn)氣體的末狀態(tài)不能被唯一確定，具有多種可能性，不同的可能性與不同的外界條件相對應，這就形成了兩種類型的氣體問題。一種類型的問題是要對氣體的各種可能狀態(tài)一一進行討論（討論型），分析找出每種可能狀態(tài)成立的條件及其結(jié)論；另一類型的問題是要根據(jù)題給條件，進一步定量地分析判斷（判斷型），看看究竟哪種可能狀態(tài)是符合題意的真實狀態(tài)，繼而對該種狀態(tài)進行研究。

分析求解這兩種類型的問題，都要求考慮問題必須全面，對各種可能性都要考慮到；還要善于找出氣體狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)折和突變的臨界狀態(tài)，確定出臨界狀態(tài)時對應的一些臨界值。

：用銷釘固定的活塞把水平放置的容器隔成A、B兩部分，其體積之比，如圖所示，起初A中有溫度為127℃、壓強為的空氣，B中有壓強為、溫度為27℃的空氣，拔出銷釘后使活塞無摩擦地移動，（不漏氣）由于器壁緩慢導熱，最后溫度都變成27℃，活塞也停止住，求最后A中氣體的壓強。

解析：對A部分氣體，初態(tài)：

末態(tài)：

由狀態(tài)方程得，即①

對B部分氣體：初態(tài)：

末態(tài)：

由狀態(tài)方程得，即②

又對A、B兩部分氣體③

④

由①②③④聯(lián)立得。

知識點四——氣體分子運動的特點

▲知識梳理

1、氣體分子運動的特點

（1）氣體分子之間的距離很大，大約是分子直徑的10倍，在空間能夠自由移動，可以充滿它所能達到的空間。

（2）分子的運動雜亂無章，在某一時刻，向著任何一個方向運動的分子都有，而且向各個方向運動的氣體分子數(shù)目都相等。

（3）每個氣體分子都在做永不停息的運動，常溫下大多數(shù)氣體分子的速率都達到數(shù)百米每秒，在數(shù)量級上相當于子彈的速率。

（4）大量分子的熱運動與統(tǒng)計規(guī)律有關(guān)，單個分子的運動沒有什么規(guī)律，速率分布表現(xiàn)為“中間多，兩頭少”。

2、氣體壓強的產(chǎn)生

從分子動理論的觀點看，氣體的壓強是大量氣體分子對容器碰撞而產(chǎn)生的。從微觀角度看，氣體壓強的大小跟兩個因素有關(guān)：一個是平均動能，一個是分子密度。

氣體分子的平均動能越大，分子撞擊器壁時對器壁產(chǎn)生的作用力越大，氣體的壓強就越大。而溫度是分子平均動能的標志，可見氣體的壓強跟溫度有關(guān)。

氣體分子越密集，每秒撞擊器壁單位面積的分子越多，氣體的壓強就越大，一定質(zhì)量的氣體體積越小，分子越密集，可見氣體的壓強跟體積有關(guān)。

特別提醒：

①氣體的壓強：容器中的大量氣體分子對器壁的頻繁碰撞，就對器壁產(chǎn)生一個持續(xù)的均勻的壓力，而器壁單位面積上受到的壓力就是氣體的壓強。

②決定氣體壓強大小的因素：對于質(zhì)量一定的某種氣體，氣體的密度越大，單位體積內(nèi)分子數(shù)就越多；氣體的溫度越高，分子的平均速率越大。所以從宏觀上說，氣體壓強的大小是由氣體的密度和溫度共同決定的。氣體密度越大，溫度越高，氣體的壓強就越大。

▲疑難導析

對氣體實驗定律的微觀解釋

1．玻意耳定律的微觀解釋

一定質(zhì)量的理想氣體，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，氣體的體積減小到原來的幾分之一，氣體的密度就增大到原來的幾倍，因此壓強就增大到原來的幾倍，反之亦然，所以氣體的壓強與體積成反比。

2．查理定律的微觀解釋

一定質(zhì)量的理想氣體，說明氣體總分子數(shù)N不變；氣體體積V不變，則單位體積內(nèi)的分子數(shù)不變；當氣體溫度升高時，說明分子的平均動能增大，則單位時間內(nèi)跟器壁單位面積上碰撞的分子數(shù)增多，且每次碰撞器壁產(chǎn)生的平均沖力增大，因此氣體壓強p將增大。

3．蓋·呂薩克定律的微觀解釋

一定質(zhì)量的理想氣體，當溫度升高時，氣體分子的平均動能增大；要保持壓強不變，必須減小單位體積內(nèi)的分子個數(shù)，即增大氣體的體積。

：一個密閉的絕熱容器中，有一個絕熱的活塞將它隔成A、B兩部分空間，在A、B兩部分空間內(nèi)封有相同質(zhì)量的空氣，開始時活塞被銷釘固定，A部分氣體的體積大于B部分氣體的體積，溫度相同，如圖所示。若拔出銷釘后，達到平衡時，A、B兩部分氣體體積為、，則（）

A．B．

C．D．條件不足，不能確定

答案：A

解析：氣體的壓強與氣體分子密度和溫度有關(guān)，分子密度越大、溫度越高，壓強越大。開始時A的體積大于B的體積，則A的氣體分子密度小于B氣體分子密度，又它們的溫度相同，所以A的壓強小于B的壓強。拔出銷釘后，活塞向A氣體方向移動，活塞對A氣體做功，而B氣體對活塞做功，使A的氣體分子密度增大，溫度升高，B氣體分子密度減小，溫度降低，直至A、B兩部分氣體壓強相等，此時A的溫度高于B的溫度。又因為最終A、B兩部分氣體壓強相等活塞才能靜止，而它們質(zhì)量相等，A的溫度高于B的溫度，所以A的氣體分子密度小于B氣體分子密度，則。

典型例題透析

題型一——氣體實驗定律的應用

明確氣體狀態(tài)變化的過程屬于等溫、等容及等壓過程的哪一種是求解氣體狀態(tài)變化問題的關(guān)鍵。分析氣體狀態(tài)變化過程的特征，主要從以下兩個方面入手：一是根據(jù)題目的條件進行論證（如從力學角度分析壓強情況，判斷是否屬于等壓過程），二是注意挖掘題目的隱含條件（如緩慢壓縮導熱良好的氣缸中的氣體，意味著氣體溫度與環(huán)境保持相等）。

1、如圖所示，汽缸放置在水平平臺上，活塞質(zhì)量為10kg，橫截面積50，厚度1cm，汽缸全長20cm，汽缸質(zhì)量20Kg，大氣壓強為Pa，當溫度為7℃時，活塞封閉的氣柱長10cm。若將汽缸倒過來放置時，活塞下方的空氣能通過平臺上的缺口與大氣相通。g取10，求：

（1）氣柱多長？

（2）當溫度多高時，活塞剛好接觸平臺？

思路點撥：先以活塞為研究對象進行受力分析，求出汽缸倒置前后封閉氣體的壓強，再由玻意耳定律即可求出（1）問；明確汽缸倒置后升溫過程為等壓變化從而解答（2）問。

解析：

（1）設汽缸倒置前后被封閉氣體的壓強分別為和，氣柱長度分別為和。

倒置過程為等溫變化，由玻意耳定律可得

所以

（2）設倒置后升溫前后封閉氣柱溫度分別為和，升溫后氣柱長度為，則

升溫過程為等壓變化，由蓋·呂薩克定律可得

所以

即溫度升高到100℃時，活塞剛好接觸平臺。

總結(jié)升華：解（2）問時誤認為汽缸剛好接觸平臺，借助汽缸求出氣體的壓強，應用理想氣體的狀態(tài)方程得出錯誤結(jié)果。

舉一反三

【變式】一足夠高的直立氣缸上端開口，用一個厚度不計的活塞封閉了一段高為80cm的氣柱，活塞的橫截面積為0.01，活塞與氣缸間的摩擦不計，氣缸側(cè)壁通過一個開口與U形管相連，開口離氣缸底部的高度為70cm，開口管內(nèi)及U形管內(nèi)的氣體體積忽略不計。已知如圖所示狀態(tài)時氣體的溫度為7℃，U形管內(nèi)水銀面的高度差=5cm，大氣壓強Pa保持不變，水銀的密度。求：

（1）活塞的重力。

（2）現(xiàn)在活塞上添加沙粒，同時對氣缸內(nèi)的氣體加熱，始終保持活塞的高度不變，此過程緩慢進行，當氣體的溫度升高到37℃時，U形管內(nèi)水銀的高度差為多少？

（3）保持上一問中的沙粒質(zhì)量不變，讓氣缸內(nèi)的氣體逐漸冷卻，那么當氣體的溫度至少降為多少時，U形管內(nèi)的水銀面變?yōu)橐粯痈撸?/p>

解析：

（1）活塞的重力=×10×0.05×0.01N=68N

（2）氣缸內(nèi)的氣體的壓強因為活塞的位置保持不變，所以氣缸內(nèi)的氣體近似做等容變化。

由可得=0.134m

（3）氣體溫度下降時，氣體的體積會減小，當活塞向下移動到開口下方時，U形管的兩臂均與大氣相通，兩側(cè)液面變?yōu)橐粯痈撸诖饲皻怏w做等壓變化。

根據(jù)可得，。

題型二——由熱學圖象判斷氣體的狀態(tài)變化

（1）看圖象應先看坐標軸表示的物理意義，然后搞清圖象上每一點表示的狀態(tài)以及圖象上每條線段表示的物理過程、圖線的斜率等。

（2）熱學圖象上的點表示相應的狀態(tài)，因此熱學圖象常與氣體狀態(tài)方程結(jié)合求解。

2、一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)A變到狀態(tài)D，有關(guān)數(shù)據(jù)如圖甲所示，若狀態(tài)D的壓強是。

（1）求狀態(tài)A的壓強；

（2）請在乙圖中畫出該狀態(tài)變化的圖，并分別標出A、B、C、D各個狀態(tài)，不要求寫計算過程。

思路點撥：讀出圖上各點的體積和溫度，由理想氣體的狀態(tài)方程即可求出各點對應的壓強。

解析：

（1）據(jù)理想氣體的狀態(tài)方程

則

（2）圖象如圖所示：

總結(jié)升華：

（1）圖象上的一個點表示一定質(zhì)量氣體的一個平衡狀態(tài)，它對應著三個狀態(tài)參量；圖象上的某一條直線或曲線表示一定質(zhì)量氣體狀態(tài)變化的一個過程。

（2）在或圖象中，比較兩個狀態(tài)的壓強或體積大小，可以用這兩個狀態(tài)到原點連線的斜率大小來判斷。斜率越大，壓強或體積越??；斜率越小，壓強或體積越大。

舉一反三

【變式】使一定質(zhì)量的理想氣體按如圖箭頭所示的順序變化，圖中BC段是以縱軸和橫軸為漸近線的雙曲線。

（1）已知氣體在狀態(tài)A的溫度=300K，求氣體在狀態(tài)B、C和D的溫度各是多少？

（2）將上述狀態(tài)變化過程畫成用體積V和溫度T表示的圖線（圖表要標明A、B、C、D四點，并且要畫箭頭表示變化的方向），說明每段圖線各表示什么過程。

解析：由圖中直觀地看出，氣體的A、B、C、D各狀態(tài)下的壓強和體積為=4atm，

=4atm，=10L，=2atm，=40L，=2atm，=20L。

（1）根據(jù)氣態(tài)方程

（2）由狀態(tài)B到狀態(tài)C為等溫變化，由玻意耳定律有

得

在圖上狀態(tài)變化過程的圖線由A、B、C、D各狀態(tài)，依次連接（如圖所示），

AB是等壓膨脹過程，BC是等溫膨脹過程，CD是等壓壓縮過程。

題型三——氣體變質(zhì)量問題的處理

氣體三定律與氣體的狀態(tài)方程都強調(diào)“一定質(zhì)量的某種氣體”，即氣體狀態(tài)變化時，氣體的質(zhì)量不能變化。用氣體三定律與理想氣體狀態(tài)方程研究變質(zhì)量問題時有多種不同的處理方法。

（1）口袋法：給初狀態(tài)或者末狀態(tài)補接一個口袋，把變化的氣體用口袋收集起來，從而實現(xiàn)質(zhì)量不變。

（2）隔離法：把狀態(tài)中變化部分和不變部分隔離，只對不變部分進行研究，從而實現(xiàn)被研究的氣體質(zhì)量不變。

（3）比較常數(shù)法：氣體常數(shù)與氣體質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量變化，氣體常數(shù)變化；質(zhì)量不變，氣體常數(shù)不變。根據(jù)各個狀態(tài)的已知狀態(tài)參量計算出各個狀態(tài)下的氣體常數(shù)C，然后進行比較。

3、噴霧器筒內(nèi)藥液面上方有打氣孔，可通過打氣筒將外界空氣壓入筒內(nèi)液面上方，使被封閉空氣的壓強增大。設噴霧器筒內(nèi)上方的空氣體積為1.5L，然后用打氣筒緩慢地向藥液上方打氣，每次打進1atm的空氣0.25L，設打氣過程中溫度保持不變，要使噴霧器里的壓強達到4atm，打氣筒應打氣_____________次。

思路點撥：本題是個氣體質(zhì)量逐漸增多的變質(zhì)量問題，而玻意耳定律只能適用于質(zhì)量一定的氣體。所以，本題應該選擇最終打進筒內(nèi)的所有空氣為研究對象，把變質(zhì)量問題化為“質(zhì)量一定”的問題。

解析：研究打氣完畢時筒內(nèi)的全部氣體，設需打氣n次。

初態(tài)：壓強=1atm，體積=1.5L十n×0.25L

末態(tài)：壓強=4atm，體積=1.5L

根據(jù)玻意耳定律得

1×（1.5十n×0.25）=4×1.5

所以n=18次

總結(jié)升華：應用玻意耳定律求解“打氣”問題或者“抽氣”問題，應恰當?shù)剡x擇好研究對象，使變質(zhì)量問題化解為質(zhì)量一定的問題。

舉一反三

【變式】盛有氧氣的鋼筒在7℃的室內(nèi)，筒上壓強計指示出氧氣壓強為80個工業(yè)大氣壓，當搬到27℃的工地，用去一半氧氣后，壓強計指示出氧壓強減小為40個工業(yè)大氣壓，問這鋼筒有無漏氣?

解析：初始狀態(tài)：個工業(yè)大氣壓，,

末狀態(tài)：個工業(yè)大氣壓，,

假設不漏氣，依據(jù)理想氣體狀態(tài)方程

得個工業(yè)大氣壓。

由于，所以鋼筒漏氣了。學習成果測評

基礎達標

1．關(guān)于晶體和非晶體，下列說法中正確的是（）

A．具有各向同性的物體一定沒有明顯的熔點

B．晶體熔化時，溫度不變，則內(nèi)能也不變

C．通常的金屬材料在各個方向上的物理性質(zhì)都相同，所以這些金屬都是非晶體

D．晶體和非晶體在適當條件下可相互轉(zhuǎn)化

2．下列說法中正確的是（）

A．黃金可以切割加工成任意形狀，所以是非晶體

B．同一種物質(zhì)只能形成一種晶體

C．單晶體的所有物理性質(zhì)都是各向異性的

D．玻璃沒有確定的熔點，也沒有規(guī)則的幾何形狀

3．玻璃燒杯中盛有少許水銀，在太空軌道上運行的宇宙飛船內(nèi)，水銀在燒杯中呈怎樣的形狀（如圖所示）（）

4．水蒸氣達到飽和時、水蒸氣的壓強不再變化，這時（）

A．水不再蒸發(fā)B．水不再凝結(jié)

C．蒸發(fā)和凝結(jié)達到動態(tài)平衡D．以上都不對

5．如圖甲、乙所示是兩種不同物質(zhì)熔化曲線，根據(jù)曲線，你認為下面說法中正確的是（）

A．甲是一種晶體的熔化曲線

B．乙是一種晶體的熔化曲線

C．甲是一種非晶體的熔化曲線

D．乙是一種非晶體的熔化曲線

6．對一定量的氣體，下列說法正確的是（）

A．氣體的體積是所有氣體分子的體積之和

B．氣體分子的熱運動越劇烈，氣體溫度就越高

C．氣體對器壁的壓強是由大量氣體分子對器壁不斷碰撞而產(chǎn)生的

D．當氣體膨脹時，氣體分子之間的勢能減小，因而氣體的內(nèi)能減少

7．一定質(zhì)量的理想氣體，由狀態(tài)a經(jīng)b變化到c。如圖甲所示，圖乙中能正確反映出這種變化過程的是（）

8．下列關(guān)于分子運動和熱現(xiàn)象的說法正確的是_____________（填入正確選項前的字母）。

A．氣體如果失去了容器的約束就會散開，這是因為氣體分子之間存在勢能的緣故

B．一定量100℃的水變成100℃的水蒸氣，其分子之間的勢能增加

C．對于一定量的氣體，如果壓強不變，體積增大，那么它一定從外界吸熱

D．如果氣體分子總數(shù)不變，而氣體溫度升高，氣體分子的平均動能增大，因此壓強必然增大

E．一定量氣體的內(nèi)能等于其所有分子熱運動動能和分子之間勢能的總和

F．如果氣體溫度升高，那么所有分子的速率都增加

9．如圖所示，把一塊潔凈的玻璃板吊在橡皮筋的下端，使玻璃板水平地接觸水面。如果你想使玻璃板離開水面，必須用比玻璃板重力________的拉力向上拉橡皮筋。原因是水分子和玻璃分子間存在_______作用。

10．若一定質(zhì)量的理想氣體分別按下圖所示的三種不同過程變化，其中表示等壓變化的是_________（填“A”、“B”或“C”），該過程中氣體的內(nèi)能_________（填“增加”、“減少”或“不變”）

11．一電爐的功率P=200W，將質(zhì)量m=240g的固體樣品放在爐內(nèi)，通電后的電爐內(nèi)的溫度變化如圖所示．設全部電能轉(zhuǎn)化為熱能并全部被樣品吸收，試問：該固體樣品的熔點和熔化熱為多大？

12．水在1個標準大氣壓下沸騰時，汽化熱為L=2264J/g，這時質(zhì)量m=1g的水變?yōu)樗魵猓潴w積由變?yōu)?，在該過程中水增加的內(nèi)能是多少？（標準大氣壓)

13．試根據(jù)下列有關(guān)數(shù)據(jù)和常數(shù)，估算地球周圍大氣層中氣體的總質(zhì)量并估算出地球周圍大氣層中氣體分子數(shù)（最后結(jié)果取一位有效數(shù)字）。

已知阿伏加德羅常數(shù)，1標準大氣壓Pa，地球半徑R=6.4×10m，空氣的摩爾質(zhì)量=2.9×10kg/mol，重力加速度。

14．汽車行駛時輪胎的胎壓太高容易造成爆胎事故，太低又會造成耗油上升。已知某型號輪胎能在－40℃～90℃正常工作，為使輪胎在此溫度范圍內(nèi)工作時的最高胎壓不超過3.5atm，最低胎壓不低于1.6atm，那么在t=20℃時給該輪胎充氣，充氣后的胎壓在什么范圍內(nèi)比較合適？（設輪胎容積不變）

15．某同學用吸管吹出一球形肥皂泡，開始時，氣體在口腔中的溫度為37℃，壓強為1.1標準大氣壓，吹出后的肥皂泡體積為0.5L，溫度為0℃。

（1）肥皂泡內(nèi)、外壓強差別不大，均近似等于1標準大氣壓。試估算肥皂泡內(nèi)的氣體分子個數(shù)；

（2）肥皂泡內(nèi)壓強近似等于1標準大氣壓。求這部分氣體在口腔內(nèi)的體積。

16．噴霧器內(nèi)有10L水，上部封閉有1atm的空氣2L。關(guān)閉噴霧閥門，用打氣筒向噴霧器內(nèi)再充入1atm的空氣3L（設外界環(huán)境溫度一定，空氣可看作理想氣體）。

（1）當水面上方氣體溫度與外界溫度相等時，求氣體壓強，并從微觀上解釋氣體壓強變化的原因。

（2）打開噴霧閥門，噴霧過程中封閉氣體可以看成等溫膨脹，此過程氣體是吸熱還是放熱？簡要說明理由。

17．有一充滿水蒸氣的高壓鍋，容積為，此時高壓鍋噴嘴并未有向外噴氣，已知噴嘴上的蓋帽的質(zhì)量為m，噴嘴的口徑為d，當我們?nèi)∠律w帽，在噴嘴上套一個氣球時（假設噴嘴與汽球接觸良好且絕熱），在對氣球充氣的那一瞬間認為氣體溫度未改變，問：最多能使氣球吹多大？（大氣壓為)

18．某一個皮球內(nèi)外熱交換良好，其充滿氣體后體積為6280cm，現(xiàn)向足球內(nèi)充滿某種氣體，使足球內(nèi)外壓強相等，已知此時該氣體的摩爾體積為22400cm，Pa，試求：

（1）足球內(nèi)的分子個數(shù)是多少？（阿伏加德羅常數(shù)為）

（2）已知該足球所能承受的壓強差為1.5Pa，假設足球的體積不發(fā)生變化，外界壓強不變。則將足球放在溫度為47℃的環(huán)境中時，皮球會不會爆破。

19．一定質(zhì)量的理想氣體被活塞封閉在可導熱的氣缸內(nèi)，活塞相對于底部的高度為h，可沿氣缸無摩擦地滑動。取一小盒沙子緩慢地倒在活塞的上表面上，沙子倒完時，活塞下降了h/4。再取相同質(zhì)量的一小盒沙子緩慢地倒在活塞的上表面上，外界大氣的壓強和溫度始終保持不變，求此次沙子倒完時活塞距氣缸底部的高度。

20．如圖，一根粗細均勻、內(nèi)壁光滑、豎直放置的玻璃管下端密封，上端封閉但留有一抽氣孔。管內(nèi)下部被活塞封住一定量的氣體（可視為理想氣體），氣體溫度為。開始時，將活塞上方的氣休緩慢抽出，當活塞上方的壓強達到時，活塞下方氣體的體積為，活塞上方玻璃管的容積為2.6?；钊蛑亓Χa(chǎn)生的壓強為0.5。繼續(xù)將活塞上方抽成真空并密封。整個抽氣過程中管內(nèi)氣體溫度始終保持不變，然后將密封的氣體緩慢加熱。求

（1）活塞剛碰到玻璃管頂部時氣體的溫度；

（2）當氣體溫度達到1.8時氣體的壓強。

答案與解析

1．D

解析：多晶體顯示各向同性，但具有確定的熔點，A錯；晶體熔化時，其溫度雖然不變，但其體積和內(nèi)部結(jié)構(gòu)可能發(fā)生變化，則內(nèi)能就可能發(fā)生變化，故B錯；金屬材料雖然顯示各向同性，并不意味著一定是非晶體，可能是多晶體，故C錯；D對。

2．D

解析：所有的金屬都是晶體，因而黃金也是晶體，只是因為多晶體內(nèi)部小晶粒的排列雜亂無章，才使黃金沒有規(guī)則的幾何形狀，故A錯。

同一種物質(zhì)可以形成多種晶體，如碳可以形成金剛石和石墨兩種晶體，故B錯。

單晶體的物理性質(zhì)是某些物理性質(zhì)各向異性，有些物理性質(zhì)各向同性，故C錯。

玻璃是非晶體，因而沒有確定的熔點和規(guī)則的幾何形狀，D對。

3．D

解析：因為水銀不浸潤玻璃，所以在完全失重的情況下，其形狀只由表面張力決定。在表面張力作用下，水銀的表面要收縮至最小，因而最終水銀成球形。

4．C

解析：水蒸氣達到飽和狀態(tài)時是一個動態(tài)的平衡，此時蒸發(fā)和凝結(jié)仍在同時繼續(xù)進行，只不過蒸發(fā)和凝結(jié)的水分子個數(shù)相等而已，故應選C。

5．AD

解析：圖甲中物質(zhì)熔化時有一段吸熱但溫度不變，說明有一定的熔化溫度，故應是晶體的熔化曲線，圖乙中物質(zhì)熔化過程中溫度一直上升，沒有確定的熔化溫度，所以是非晶體的熔化曲線，應選A、D。

6．BC

解析：氣體的體積指氣體分子能到達的空間，氣體的體積遠大于氣體分子的體積之和，故A錯；溫度是分子平均動能的標志，溫度越高，分子運動越劇烈，分子的無規(guī)則運動又叫熱運動，故B正確；大量分子對器壁的碰撞是形成氣體壓強的原因，故C正確；氣體膨脹時，考慮分子間的作用力是引力且減小，所以分子勢能是增大的，而且內(nèi)能的變化還與溫度有關(guān)，故D錯。

7．C

解析：由圖象知，狀態(tài)a到狀態(tài)b為為等容變化，且壓強增大，由狀態(tài)b到狀態(tài)c為等溫變化，且壓強減小，所以在圖上，狀態(tài)a到狀態(tài)b為平行于p軸的線段，且由下向上，狀態(tài)b到狀態(tài)c為雙曲線的一部分，且壓強減小，故選C。

8．BCE

解析：氣體如果失去了容器就會散開，是因為分子做無規(guī)則的熱運動，故A錯；100℃的水變成100℃的水蒸氣時分子間距離增加，分子引力做負功，故分子勢能增加，B正確；對一定質(zhì)量氣體，如壓強不變，體積增大，由知，溫度一定增大，故內(nèi)能增大；由熱力學第一定律，V增大，W<0，>O，因而Q>0，故一定從外界吸熱，C正確；氣體分子總數(shù)不變，溫度升高，平均動能增大，因體積變化不知故壓強變化未知，D錯；內(nèi)能是指所有分子熱運動動能和分子間勢能的總和，E正確；溫度升高是大量分子的平均速率增加而不是所有的分子速率都增加，F(xiàn)錯。

9．大；分子引力

解析：玻璃板受力如圖所示，恰好離開時：，因此。

分子力變化圖線如圖所示，玻璃板與水面分離，分子間距離大于，

水分子與玻璃分子顯引力。

10．C；增加

解析：由可得，V與T成正比，故C為等壓變化。由于溫度升高，所以氣體的內(nèi)能增加。

11．

解析：由圖象知，樣品的熔點為60℃，熔化時間為2min，電流做的功，設樣品的熔化熱為，則樣品熔化過程中共吸收熱量，由W=Q，得。

12．

解析：在1g水汽化的過程中吸收的熱量為2264J。

水蒸氣在1標準大氣壓下做等壓膨脹，對外界所做的功為

根據(jù)熱力學第一定律，增加的內(nèi)能為。

13．

解析：大氣層空氣對地球表面的壓力等于地球周圍大氣層空氣的總重量，即，即

，=5×10kg.

地球周圍大氣層中的氣體分子數(shù)為。

14．2.01atm≤p≤2.83atm

解析：由于輪胎容積不變，輪胎內(nèi)氣體做等容變化。設在=293K充氣后的最小胎壓為，

最大胎壓為。依題意，當=233K時胎壓為=1.6atm。

根據(jù)查理定理，即

解得2.01atm

當=363K時胎壓為=3.5atm。根據(jù)查理定律，即

解得=2.83atm。

15．

解析：

（1）肥皂泡內(nèi)氣體的摩爾數(shù)0.022mol

分子數(shù)

（2）=（273+37）K=310K，=273K

由理想氣體狀態(tài)方程

L=0.52L。

16．

解析：

（1）設氣體初態(tài)壓強為，體積為；末態(tài)壓強為，體積為，

由玻意耳定律，代入數(shù)據(jù)得＝2.5atm

微觀解釋：溫度不變，分子平均動能不變，單位體積內(nèi)分子數(shù)增加，所以壓強增加

（2）吸熱。氣體對外做功而內(nèi)能不變，根據(jù)熱力學第一定律可知氣體吸熱。

17．

解析：在沒有取下蓋帽時的壓強為，得①

噴嘴的面積為②

設氣球能夠吹到最大體積為，在氣球里面氣體的壓強為大氣壓為，

氣體從高壓鍋放出來的過程是一個絕熱膨脹的過程，

利用玻意耳定律可得③

由①②③式聯(lián)立求解得。

18．

解析：

（1）設足球內(nèi)的分子數(shù)為n，則有：

代入數(shù)據(jù)得：個。

（2）由題意可知：足球內(nèi)的氣體遵循查理定律，則有：

代入數(shù)據(jù)求得：Pa

則有，故此時皮球會爆破。

19．

解析：設大氣和活塞對氣體的總壓強為，加一小盒沙子對氣體產(chǎn)生的壓強為p，

由玻－馬定律得①

由①式得②

再加一小盒沙子后，氣體的壓強變?yōu)椤?/p>

設第二次加沙子后，活塞的高度為，由?！R定律得③

聯(lián)立②③式解得。

20．

解析：

（1）活塞上方的壓強為時，活塞下方氣體的體積為。抽氣過程為等溫過程，

活塞上面抽成真空時，下面氣體的壓強為0.5。

依題意，由玻意耳定律得①

式中V是抽成真空時活塞下面氣體的體積。

此后，氣體等壓膨脹，由蓋·呂薩克定律得②

式中是活塞碰到玻璃管頂部時氣體的溫度，由①②得③

（2）活塞碰到頂部后的過程是等容升溫過程。由查理定律得④

式中是氣體溫度達到時氣體的壓強。由③④式得。

能力提升

1．關(guān)于晶體和非晶體，下列說法正確的是（）

A．可以根據(jù)各向異性或各向同性來鑒別晶體和非晶體

B．一塊均勻薄片，沿各個方向?qū)λ┘永Γl(fā)現(xiàn)其強度一樣，則此薄片一定是非晶體

C．一個固體球，如果沿其各條直徑方向的導電性不同，則該球體一定是單晶體

D．一塊晶體，若其各個方向的導熱性相同，則這塊晶體一定是多晶體

2．空氣濕度對人們的生活有很大影響，當濕度與溫度搭配得當，通風良好時，人們才會舒適，關(guān)于空氣濕度，以下結(jié)論正確的是（）

A．絕對濕度大而相對濕度不一定大，相對濕度大而絕對濕度也不一定大，必須指明溫度這一條件

B．相對濕度是100%，表明在當時的溫度下，空氣中水汽已達到飽和狀態(tài)

C．在絕對濕度一定的情況下，氣溫降低時，相對濕度將減小

D．在絕對濕度一定的情況下，氣溫升高時，相對濕度將減小

3．下列說法中不正確的是（）

A．若兩個分子只受到它們間的分子力作用，在兩分子間距離增大的過程中，分子的動能一定增大

B．用N表示阿伏加德羅常數(shù)，M表示銅的摩爾質(zhì)量，表示銅的密度，那么一個銅原子所占空間的體積可表示為

C．布朗運動是液體分子對懸浮顆粒的碰撞作用不平衡造成的

D．容器中的氣體對器壁的壓強是由于大量氣體分子頻繁撞擊器壁而產(chǎn)生的

4．如圖所示，兩端開口的彎管，左管插入水銀槽中，右管有一段高為h的水銀柱，中間封有一段空氣，則（）

A．彎管左管內(nèi)外水銀面的高度差為h

B．若把彎管向上移動少許，則管內(nèi)氣體體積增大

C．若把彎管向下移動少許，則右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升

D．若環(huán)境溫度升高，則右管內(nèi)的水銀柱沿管壁上升

5．一只兩用活塞氣筒的原理如圖所示（打氣時如圖甲，抽氣時如圖乙），其筒內(nèi)體積為，現(xiàn)將它與另一只容積為V的容器相連接，容器內(nèi)的空氣壓強為，當分別作為打氣筒和抽氣筒時，活塞工作n次后，在上述兩種情況下，容器內(nèi)的氣體壓強分別為（）

A．B．

C．D．

6．如圖是萘晶體的熔化曲線，由圖可知，萘的熔點是___________，熔化時間為___________。

若已知萘的質(zhì)量為m，固態(tài)時比熱為