第2講氣體液體和固體

第2講氣體、液體和固體學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解固體的微觀結(jié)構(gòu)，知道晶體和非晶體的特點(diǎn)，了解液晶的主要性質(zhì)。2.了解表面張力現(xiàn)象和毛細(xì)現(xiàn)象，知道它們的產(chǎn)生原因。3.掌握氣體壓強(qiáng)的計(jì)算方法及氣體壓強(qiáng)的微觀解釋。4.能用氣體實(shí)驗(yàn)定律解決實(shí)際問題，并會(huì)分析氣體圖像問題。一、固體和液體1.固體(1)分類：固體分為__________和__________兩類。晶體又分為__________和__________。(2)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有規(guī)則的幾何形狀沒有確定的幾何形狀沒有確定的幾何外形熔點(diǎn)確定________不確定物理性質(zhì)各向異性____________各向同性典型物質(zhì)石英、云母、明礬、食鹽各種金屬玻璃、橡膠、蜂蠟、松香、瀝青轉(zhuǎn)化晶體和非晶體在一定條件下可以相互________2.液體(1)液體的表面張力①作用效果：使液面具有________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________。(2)毛細(xì)現(xiàn)象：指浸潤液體在細(xì)管中________的現(xiàn)象，不浸潤液體在細(xì)管中________的現(xiàn)象。毛細(xì)管越細(xì)，毛細(xì)現(xiàn)象越明顯。二、氣體3.氣體實(shí)驗(yàn)定律玻意耳定律查理定律蓋－呂薩克定律內(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________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________一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，體積與熱力學(xué)溫度成______表達(dá)式p1V1＝________eq\f(p1,T1)＝________eq\f(V1,T1)＝________微觀解釋一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度保持不變時(shí)，分子的平均動(dòng)能____________。體積減小時(shí)，分子的數(shù)密度________，氣體的壓強(qiáng)________一定質(zhì)量的某種理想氣體，體積保持不變時(shí)，分子的數(shù)密度____________，溫度升高時(shí)，分子的平均動(dòng)能________，氣體的壓強(qiáng)________一定質(zhì)量的某種理想氣體，溫度升高時(shí)，分子的平均動(dòng)能________。只有氣體的體積同時(shí)增大，使分子的數(shù)密度____________，才能保持壓強(qiáng)不變圖像4.理想氣體的狀態(tài)方程一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)方程eq\f(p1V1,T1)＝________或eq\f(pV,T)＝C。1.思考判斷(1)晶體的所有物理性質(zhì)都是各向異性的。()(2)有無確定的熔點(diǎn)是區(qū)分晶體和非晶體比較準(zhǔn)確的方法。()(3)液晶具有液體的流動(dòng)性，又具有晶體的光學(xué)各向異性。()(4)船浮于水面上不是由于液體的表面張力。()(5)在空間站完全失重的環(huán)境下，水滴能收縮成標(biāo)準(zhǔn)的球形是因?yàn)橐后w表面張力的作用。()(6)壓強(qiáng)極大的氣體不再遵從氣體實(shí)驗(yàn)定律。()2.(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(huì)流下來3.對一定質(zhì)量的氣體來說，下列幾點(diǎn)能做到的是()A.保持壓強(qiáng)和體積不變而改變它的溫度B.保持壓強(qiáng)不變，同時(shí)升高溫度并減小體積C.保持溫度不變，同時(shí)增加體積并減小壓強(qiáng)D.保持體積不變，同時(shí)增加壓強(qiáng)并降低溫度4.(2023·江蘇卷，3)如圖所示，密閉容器內(nèi)一定質(zhì)量的理想氣體由狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，該過程中()A.氣體分子的數(shù)密度增大B.氣體分子的平均動(dòng)能增大C.單位時(shí)間內(nèi)氣體分子對單位面積器壁的作用力減小D.單位時(shí)間內(nèi)與單位面積器壁碰撞的氣體分子數(shù)減小考點(diǎn)一固體、液體的性質(zhì)氣體分子動(dòng)理論1.對晶體和非晶體的理解(1)凡是具有確定熔點(diǎn)的物體必定是晶體，反之，必是非晶體。(2)凡是具有各向異性的物體必定是晶體，且是單晶體。(3)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。(4)晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。2.對液體表面張力的理解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)為引力表面張力的方向和液面相切，垂直于液面上的各條分界線表面張力的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，在體積相同的條件下，球形的表面積最小3.氣體的分子動(dòng)理論(1)氣體分子之間的距離遠(yuǎn)大于分子直徑，氣體分子之間的作用力十分微弱，可以忽略不計(jì)。(2)氣體分子呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”的分布規(guī)律。(3)氣體分子的運(yùn)動(dòng)是雜亂無章的，但向各個(gè)方向運(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，但不是每個(gè)分子的速率都增大。1.(晶體、非晶體)對下列幾種固體物質(zhì)的認(rèn)識(shí)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，是由于石墨是非晶體，金剛石是晶體2.(液體的性質(zhì))關(guān)于以下幾幅圖中現(xiàn)象的分析，下列說法正確的是()A.甲圖中水黽停在水面而不沉，是浮力作用的結(jié)果B.乙圖中將棉線圈中肥皂膜刺破后，擴(kuò)成一個(gè)圓孔，是表面張力作用的結(jié)果C.丙圖液晶顯示器是利用液晶光學(xué)性質(zhì)具有各向同性的特點(diǎn)制成的D.丁圖中的醬油與左邊材料不浸潤，與右邊材料浸潤3.(氣體分子動(dòng)理論)(多選)氧氣分子在不同溫度下的速率分布規(guī)律如圖1所示，橫坐標(biāo)表示速率，縱坐標(biāo)表示某一速率內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比，由圖可知()圖1A.同一溫度下，氧氣分子呈現(xiàn)“中間多，兩頭少”的分布規(guī)律B.隨著溫度的升高，每一個(gè)氧氣分子的速率都增大C.隨著溫度的升高，氧氣分子中速率小的分子所占的比例增大D.①狀態(tài)的溫度比②狀態(tài)的溫度低考點(diǎn)二氣體壓強(qiáng)的計(jì)算1.平衡狀態(tài)下氣體壓強(qiáng)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(jìn)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(qiáng)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(qiáng)相等。液體內(nèi)深h處總壓強(qiáng)p＝p0＋ρgh，p0為液面上方的壓強(qiáng)液片法選取假想的液體薄片(自身重力不計(jì))為研究對象，分析液片兩側(cè)受力情況，建立平衡方程，求得氣體的壓強(qiáng)2.加速運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中封閉氣體壓強(qiáng)的求法選取與氣體接觸的液柱(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。4.(液體封閉氣體的壓強(qiáng))若已知大氣壓強(qiáng)為p0，如圖所示各裝置均處于靜止?fàn)顟B(tài)，圖中液體密度均為ρ，重力加速度為g，則()A.圖甲中被封閉氣體的壓強(qiáng)為p0＋ρghB.圖乙中被封閉氣體的壓強(qiáng)為p0＋ρghC.圖丙中被封閉氣體的壓強(qiáng)為p0＋eq\f(\r(3),2)ρghD.圖丁中被封閉氣體的壓強(qiáng)為p0＋ρgh1求液柱封閉的氣體壓強(qiáng)時(shí)，一般以液片或液柱為研究對象分析受力、列平衡方程，要注意：(1)液體因重力產(chǎn)生的壓強(qiáng)大小為p＝ρgh(其中h為液面的豎直高度)。(2)不要漏掉大氣壓強(qiáng)，同時(shí)又要注意大氣壓強(qiáng)產(chǎn)生的壓力是否要平衡掉。(3)有時(shí)可直接應(yīng)用連通器原理——連通器內(nèi)靜止的液體，同種液體在同一水平面上各處壓強(qiáng)相等。(4)當(dāng)液體為水銀時(shí)，可靈活應(yīng)用壓強(qiáng)單位“cmHg”等，使計(jì)算過程簡捷。5.(汽缸封閉氣體的壓強(qiáng))如圖2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(dòng)的活塞，活塞面積為S。已知外界大氣壓強(qiáng)為p0?，F(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)，則此時(shí)缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)為()圖2A.p0＋eq\f(（m＋M）F,Sm) B.p0＋eq\f(mF,SM)C.p0＋eq\f(MF,S（m＋M）) D.p0＋eq\f(mF,S（m＋M）)考點(diǎn)三氣體實(shí)驗(yàn)定律和理想氣體狀態(tài)方程1.理想氣體狀態(tài)方程與氣體實(shí)驗(yàn)定律的關(guān)系eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(溫度不變：p1V1＝p2V2（玻意耳定律）,體積不變：\f(p1,T1)＝\f(p2,T2)（查理定律）,壓強(qiáng)不變：\f(V1,T1)＝\f(V2,T2)（蓋－呂薩克定律）))2.兩個(gè)重要的推論(1)查理定律的推論：Δp＝eq\f(p1,T1)ΔT(2)蓋－呂薩克定律的推論：ΔV＝eq\f(V1,T1)ΔT例1(2024·廣東茂名高三月考)如圖3所示，質(zhì)量為m1＝50kg、開口向上且上端有沿的圓柱形汽缸置于水平地板上。質(zhì)量為m＝10kg、橫截面積S＝100cm2的活塞(厚度不計(jì))上系著的輕繩繞過光滑定滑輪與地板上M＝40kg的重物相連?；钊c汽缸間封閉有一定質(zhì)量的理想氣體，活塞無摩擦且不漏氣。初始狀態(tài)時(shí)氣體溫度T0＝650K，活塞處于最上端，缸沿對活塞的彈力F0＝200N，活塞到缸底的距離h0＝40cm，輕繩恰好伸直且沒有彈力。外界大氣壓強(qiáng)恒為p0＝1×105Pa，重力加速度g＝10m/s2?，F(xiàn)使缸內(nèi)氣體緩慢降溫，汽缸始終未離開地面。圖3(1)當(dāng)輕繩彈力為F＝200N時(shí)，缸沿對活塞彈力恰好為0，求此時(shí)缸內(nèi)氣體的溫度；(2)當(dāng)活塞到缸底的距離變?yōu)閔＝20cm時(shí)，求此時(shí)缸內(nèi)氣體的溫度。1.利用氣體實(shí)驗(yàn)定律解決問題的基本思路2.分析氣體狀態(tài)變化的問題要緊抓三點(diǎn)(1)弄清始、末狀態(tài)過程中有哪幾個(gè)物理過程。(2)找出各變化過程是由什么物理量聯(lián)系起來的。(3)明確每個(gè)變化過程遵循什么實(shí)驗(yàn)定律。6.(2022·廣東卷)玻璃瓶可作為測量水深的簡易裝置。如圖4所示，潛水員在水面上將80mL水裝入容積為380mL的玻璃瓶中，擰緊瓶蓋后帶入水底，倒置瓶身，打開瓶蓋，讓水進(jìn)入瓶中，穩(wěn)定后測得瓶內(nèi)水的體積為230mL。將瓶內(nèi)氣體視為理想氣體，全程氣體不泄漏且溫度不變。大氣壓強(qiáng)p0取1.0×105Pa，重力加速度g取10m/s2，水的密度ρ取1.0×103kg/m3。求水底的壓強(qiáng)p和水的深度h。圖4考點(diǎn)四氣體狀態(tài)變化的圖像問題1.一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)變化的四種圖像的比較等溫變化等容變化等壓變化圖像p－V圖像p－eq\f(1,V)圖像p－T圖像V－T圖像特點(diǎn)pV＝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)p＝CTeq\f(1,V)，斜率k＝CT，即斜率越大，溫度越高p＝eq\f(C,V)T，斜率k＝eq\f(C,V)，即斜率越大，體積越小V＝eq\f(C,p)T，斜率k＝eq\f(C,p)，即斜率越大，壓強(qiáng)越小2.處理氣體狀態(tài)變化的圖像問題的技巧(1)首先應(yīng)明確圖像上的點(diǎn)表示一定質(zhì)量的理想氣體的一個(gè)狀態(tài)，它對應(yīng)著三個(gè)狀態(tài)量；圖像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(gè)過程?？创诉^程屬于等溫、等容還是等壓變化，然后用相應(yīng)規(guī)律求解。(2)在V－T圖像(或p－T圖像)中，比較兩個(gè)狀態(tài)的壓強(qiáng)(或體積)時(shí)，可比較這兩個(gè)狀態(tài)到原點(diǎn)連線的斜率的大小，斜率越大，壓強(qiáng)(或體積)越?。恍甭试叫?，壓強(qiáng)(或體積)越大。例2一定質(zhì)量的氣體經(jīng)歷一系列狀態(tài)變化，其p－eq\f(1,V)圖像如圖5所示，變化順序?yàn)閍→b→c→d→a，圖中ab線段延長線過坐標(biāo)原點(diǎn)，cd線段與p軸垂直，da線段與eq\f(1,V)軸垂直。氣體在此狀態(tài)變化過程中()圖5A.a→b過程，壓強(qiáng)減小，溫度不變，體積增大B.b→c過程，壓強(qiáng)增大，溫度