第2講氣體液體和固體

第2講氣體、液體和固體學習目標1.了解固體的微觀結構，知道晶體和非晶體的特點，了解液晶的主要性質。2.了解表面張力現象和毛細現象，知道它們的產生原因。3.掌握氣體壓強的計算方法及氣體壓強的微觀解釋。4.能用氣體實驗定律解決實際問題，并會分析氣體圖像問題。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確定________不確定物理性質各向異性____________各向同性典型物質石英、云母、明礬、食鹽各種金屬玻璃、橡膠、蜂蠟、松香、瀝青轉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)毛細現象：指浸潤液體在細管中________的現象，不浸潤液體在細管中________的現象。毛細管越細，毛細現象越明顯。二、氣體3.氣體實驗定律玻意耳定律查理定律蓋－呂薩克定律內容一定質量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強與體積成________一定質量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強與熱力學溫度成________一定質量的某種氣體，在壓強不變的情況下，體積與熱力學溫度成______表達式p1V1＝________eq\f(p1,T1)＝________eq\f(V1,T1)＝________微觀解釋一定質量的某種理想氣體，溫度保持不變時，分子的平均動能____________。體積減小時，分子的數密度________，氣體的壓強________一定質量的某種理想氣體，體積保持不變時，分子的數密度____________，溫度升高時，分子的平均動能________，氣體的壓強________一定質量的某種理想氣體，溫度升高時，分子的平均動能________。只有氣體的體積同時增大，使分子的數密度____________，才能保持壓強不變圖像4.理想氣體的狀態方程一定質量的理想氣體的狀態方程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都是各向異性的。()(2)有無確定的熔點是區分晶體和非晶體比較準確的方法。()(3)液晶具有液體的流動性，又具有晶體的光學各向異性。()(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境下，水滴能收縮成標準的球形是因為液體表面張力的作用。()(6)壓強極大的氣體不再遵從氣體實驗定律。()2.(多選)下列現象中，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3.對一定質量的氣體來說，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4.(2023·江蘇卷，3)如圖所示，密閉容器內一定質量的理想氣體由狀態A變化到狀態B，該過程中()A.氣體分子的數密度增大B.氣體分子的平均動能增大C.單位時間內氣體分子對單位面積器壁的作用力減小D.單位時間內與單位面積器壁碰撞的氣體分子數減小考點一固體、液體的性質氣體分子動理論1.對晶體和非晶體的理解(1)凡是具有確定熔點的物體必定是晶體，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上都表現出各向異性。(4)晶體和非晶體在一定條件下可以相互轉化。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部分子間的距離大，分子間的相互作用力表現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.氣體的分子動理論(1)氣體分子之間的距離遠大于分子直徑，氣體分子之間的作用力十分微弱，可以忽略不計。(2)氣體分子呈現“中間多，兩頭少”的分布規律。(3)氣體分子的運動是雜亂無章的，但向各個方向運動的機會均等。(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。1.(晶體、非晶體)對下列幾種固體物質的認識正確的有()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.天然石英表現為各向異性，是由于該物質的微粒在空間的排列不規則D.石墨和金剛石的物理性質不同，是由于石墨是非晶體，金剛石是晶體2.(液體的性質)關于以下幾幅圖中現象的分析，下列說法正確的是()A.甲圖中水黽停在水面而不沉，是浮力作用的結果B.乙圖中將棉線圈中肥皂膜刺破后，擴成一個圓孔，是表面張力作用的結果C.丙圖液晶顯示器是利用液晶光學性質具有各向同性的特點制成的D.丁圖中的醬油與左邊材料不浸潤，與右邊材料浸潤3.(氣體分子動理論)(多選)氧氣分子在不同溫度下的速率分布規律如圖1所示，橫坐標表示速率，縱坐標表示某一速率內的分子數占總分子數的百分比，由圖可知()圖1A.同一溫度下，氧氣分子呈現“中間多，兩頭少”的分布規律B.隨著溫度的升高，每一個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狀態的溫度比②狀態的溫度低考點二氣體壓強的計算1.平衡狀態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。液體內深h處總壓強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，分析液片兩側受力情況，建立平衡方程，求得氣體的壓強2.加速運動系統中封閉氣體壓強的求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，利用牛頓第二定律列方程求解。4.(液體封閉氣體的壓強)若已知大氣壓強為p0，如圖所示各裝置均處于靜止狀態，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為p0＋ρghB.圖乙中被封閉氣體的壓強為p0＋ρghC.圖丙中被封閉氣體的壓強為p0＋eq\f(\r(3),2)ρghD.圖丁中被封閉氣體的壓強為p0＋ρgh1求液柱封閉的氣體壓強時，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)液體因重力產生的壓強大小為p＝ρgh(其中h為液面的豎直高度)。(2)不要漏掉大氣壓強，同時又要注意大氣壓強產生的壓力是否要平衡掉。(3)有時可直接應用連通器原理——連通器內靜止的液體，同種液體在同一水平面上各處壓強相等。(4)當液體為水銀時，可靈活應用壓強單位“cmHg”等，使計算過程簡捷。5.(汽缸封閉氣體的壓強)如圖2所示，光滑水平面上放有一質量為M的汽缸，汽缸內放有一質量為m的可在汽缸內無摩擦滑動的活塞，活塞面積為S。已知外界大氣壓強為p0。現用水平恒力F向右推汽缸，最后汽缸和活塞達到相對靜止狀態，則此時缸內封閉氣體的壓強為()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）)考點三氣體實驗定律和理想氣體狀態方程1.理想氣體狀態方程與氣體實驗定律的關系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）,壓強不變：\f(V1,T1)＝\f(V2,T2)（蓋－呂薩克定律）))2.兩個重要的推論(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。質量為m＝10kg、橫截面積S＝100cm2的活塞(厚度不計)上系著的輕繩繞過光滑定滑輪與地板上M＝40kg的重物相連。活塞與汽缸間封閉有一定質量的理想氣體，活塞無摩擦且不漏氣。初始狀態時氣體溫度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。外界大氣壓強恒為p0＝1×105Pa，重力加速度g＝10m/s2。現使缸內氣體緩慢降溫，汽缸始終未離開地面。圖3(1)當輕繩彈力為F＝200N時，缸沿對活塞彈力恰好為0，求此時缸內氣體的溫度；(2)當活塞到缸底的距離變為h＝20cm時，求此時缸內氣體的溫度。1.利用氣體實驗定律解決問題的基本思路2.分析氣體狀態變化的問題要緊抓三點(1)弄清始、末狀態過程中有哪幾個物理過程。(2)找出各變化過程是由什么物理量聯系起來的。(3)明確每個變化過程遵循什么實驗定律。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，讓水進入瓶中，穩定后測得瓶內水的體積為230mL。將瓶內氣體視為理想氣體，全程氣體不泄漏且溫度不變。大氣壓強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p和水的深度h。圖4考點四氣體狀態變化的圖像問題1.一定質量的理想氣體狀態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，線離原點越遠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，壓強越小2.處理氣體狀態變化的圖像問題的技巧(1)首先應明確圖像上的點表示一定質量的理想氣體的一個狀態，它對應著三個狀態量；圖像上的某一條直線段或曲線段表示一定質量的理想氣體狀態變化的一個過程。看此過程屬于等溫、等容還是等壓變化，然后用相應規律求解。(2)在V－T圖像(或p－T圖像)中，比較兩個狀態的壓強(或體積)時，可比較這兩個狀態到原點連線的斜率的大小，斜率越大，壓強(或體積)越小；斜率越小，壓強(或體積)越大。例2一定質量的氣體經歷一系列狀態變化，其p－eq\f(1,V)圖像如圖5所示，變化順序為a→b→c→d→a，圖中ab線段延長線過坐標原點，cd線段與p軸垂直，da線段與eq\f(1,V)軸垂直。氣體在此狀態變化過程中()圖5A.a→b過程，壓強減小，溫度不變，體積增大B.b→c過程，壓強增大，溫度