11.2固體、液體和氣體

1、固體、液體和氣體晶體和非晶體想一想在甲、乙、丙三種固體薄片上涂上石蠟，用燒熱的 針接觸其上一點(diǎn)，石蠟熔化的范圍如圖11 - 2- 1中(1)、(2)、(3)所示，而甲、乙、丙三種固體在熔化過(guò)程中溫度隨加熱時(shí)間變化HfcA/O時(shí)間的關(guān)系如圖 所示。那么由此可判斷出甲、乙、丙分別為 、 圖 11 - 2 - 1提示多晶體、非晶體、單晶體。記一記 (1) 固體分為晶體和非晶體兩類。晶體分單晶體和多晶體。(2) 單晶體具有規(guī)那么的幾何形狀，多晶體和非晶體無(wú)確定的幾何形狀；晶體有確定的熔點(diǎn)，非晶體無(wú)確定的熔點(diǎn)。(3) 單晶體具有各向異性，多晶體和非晶體具有各向同性。試一試 1 .關(guān)于晶體和非晶體，以下說(shuō)

2、法正確的選項(xiàng)是()A .金剛石、食鹽、玻璃和水晶都是晶體B .晶體的分子(或原子、離子)排列是有規(guī)那么的C .單晶體和多晶體有固定的熔點(diǎn)，非晶體沒(méi)有固定的熔點(diǎn)D .單晶體和多晶體的物理性質(zhì)是各向異性的，非晶體是各向同性的解析： 選BC金剛石、水晶和食鹽是晶體，玻璃是非晶體，A錯(cuò)誤；晶體的分子排列 規(guī)那么，且有固定的熔點(diǎn)，非晶體的分子排列不規(guī)那么，且沒(méi)有固定的熔點(diǎn)，故B、C正確；單晶體的物理性質(zhì)是各向異性，多晶體和非晶體的物理性質(zhì)是各向同性，故D錯(cuò)誤。液晶、液體想一想假設(shè)將膜面上棉線圈內(nèi)部的膜戳破后，如圖11 - 2 - 2所示為一沾有肥皂膜的閉合金屬框，棉線圈會(huì)被拉成圓形，這是什么原因？與戳破

3、前相比，肥皂膜的內(nèi)能如何變化?I 60圖 11 - 2 - 2提示液體外表張力，內(nèi)能減少。記一記1 .液體的外表張力(1) 概念：液體外表各局部間互相吸引的力。(2) 作用：液體的外表張力使液面具有收縮到外表積最小的趨勢(shì)。(3) 方向：外表張力跟液面相切，且跟這局部液面的分界線垂直。(4) 大?。阂后w的溫度越高，外表張力越??；液體中溶有雜質(zhì)時(shí)，外表張力變??；液體的密度越大，外表張力越大。2 .液晶(1) 液晶分子既保持排列有序而顯示各向異性，又可以自由移動(dòng)位置，保持了液體的流 動(dòng)性。(2) 液晶分子的位置無(wú)序使它像液體，排列有序使它像晶體。(3) 液晶分子的排列從某個(gè)方向看比較整齊，而從另外一

4、個(gè)方向看那么是雜亂無(wú)章的。(4) 液晶的物理性質(zhì)很容易在外界的影響下發(fā)生改變。3 .毛細(xì)現(xiàn)象浸潤(rùn)液體在細(xì)管中上升的現(xiàn)象以及不浸潤(rùn)液體在細(xì)管中下降的現(xiàn)象。試一試 2 . (2021江蘇高考)以下現(xiàn)象中，能說(shuō)明液體存在外表張力的有()A .水黽可以停在水面上B .葉面上的露珠呈球形C .滴入水中的紅墨水很快散開D .懸浮在水中的花粉做無(wú)規(guī)那么運(yùn)動(dòng)解析： 選AB由于液體外表層分子引力，使得液體外表具有收縮的趨勢(shì)，露珠外表張力使表面面積收縮到最小，水面的張力給水黽向上的彈力，選項(xiàng)A、B正確；紅墨水散開是擴(kuò)散現(xiàn)象，選項(xiàng) C錯(cuò)誤；懸浮在水中的花粉做無(wú)規(guī)那么運(yùn)動(dòng)，是水分子對(duì)花粉顆粒碰撞不均衡造成的，選項(xiàng)D錯(cuò)

5、誤。氣體實(shí)驗(yàn)定律想一想氣壓，那么在20 C的室溫下充氣，電燈泡內(nèi)氣體壓強(qiáng)至多能充到多少？提示由于電燈泡容積不變，故氣體為等容變化，設(shè)ti = 500 C時(shí)壓強(qiáng)為pi , t2 = 20 C時(shí)的壓強(qiáng)為P2,那么由p2 = T2得p2 = 293 , pi = 1個(gè)大氣壓，p2 = 0.38個(gè)大氣壓。p1 T1 p1 773 記一記 i 氣體的狀態(tài)參量(i) 壓強(qiáng)； (2)體積； (3) 溫度。2氣體的壓強(qiáng)(i) 產(chǎn)生原因：由于氣體分子無(wú)規(guī)那么的熱運(yùn)動(dòng)，大量的分子頻繁地碰撞器壁產(chǎn)生持續(xù)而穩(wěn)定的壓力。(2) 大?。簹怏w的壓強(qiáng)在數(shù)值上等于氣體作用在單位面積上的壓力。公式：p = fs。3氣體實(shí)驗(yàn)定律(

6、1) 等溫變化 一一玻意耳定律 內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強(qiáng)與 體積成反比。 公式：piVl = p2V2或 pV = C(常量)(2) 等容變化 一一查理定律 內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強(qiáng)與 熱力學(xué)溫度成正比。 公式：p1 = T1或p = C(常量)p2 T2 T 推論式：Ap = p T。T1(3) 等壓變化 一一 蓋一呂薩克定律 內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強(qiáng)不變的情況下，其體積與熱力學(xué)溫度成正比公式：V1=T1或v= C(常量)V2 T2 T推論式：AV = V1 tT14理想氣體狀態(tài)方程 (1)理想氣體：在任何溫度、任何壓強(qiáng)下都遵從氣體

7、實(shí)驗(yàn)定律的氣體。(2)一定質(zhì)量的理想氣體狀態(tài)方程：pT1V1 = pT2V2或pTV = C(常量)。 試一試 3 . (2021福建高考)空氣壓縮機(jī)的儲(chǔ)氣罐中儲(chǔ)有1.0 atm的空氣6.0 L ,現(xiàn)再充入1.0 atm的空氣9.0 L。設(shè)充氣過(guò)程為等溫過(guò)程，空氣可看作理想氣體，那么充氣后儲(chǔ)氣罐中氣體壓強(qiáng)為()A .2.5 atm B . 2.0 atm C .1.5 atm D .1.0 atm解析： 選A由玻意耳定律，p1(V + V' )= p2V，解得充氣后儲(chǔ)氣罐中氣體壓強(qiáng)為P2 =2.5 atm，選項(xiàng)A正確。飽和蒸汽、濕度記一記1 .飽和汽與未飽和汽(1) 飽和汽：與液體處于

8、動(dòng)態(tài)平衡的蒸汽。(2) 未飽和汽：沒(méi)有到達(dá)飽和狀態(tài)的蒸汽。2 .飽和汽壓(1) 定義：飽和汽所具有的壓強(qiáng)。(2) 特點(diǎn)：飽和汽壓隨溫度而變。溫度越高，飽和汽壓越大，且飽和汽壓與飽和汽的體積無(wú)關(guān)。3 .濕度(1) 定義：空氣的潮濕程度。(2) 描述濕度的物理量 絕對(duì)濕度：空氣中所含水蒸氣的壓強(qiáng)。 相對(duì)濕度：在某一溫度下，空氣中水蒸氣的壓強(qiáng)與同一溫度下水的飽和汽壓之比，稱為水蒸氣的實(shí)際壓強(qiáng) P1相對(duì)濕度(B)=同溫下水的飽和汽壓ps空氣的相對(duì)濕度，即試一試 4 .以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是 ()A .飽和蒸汽壓與溫度有關(guān)，且隨著溫度的升高而增大B .飽和蒸汽是指液體不再蒸發(fā)，蒸汽不再液化時(shí)的狀態(tài)C .所

9、有晶體都有固定的形狀、固有的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)D .所有晶體由固態(tài)變成液態(tài)后，再由液態(tài)變成固態(tài)時(shí)，固態(tài)仍為晶體解析：選A飽和蒸汽壓與溫度有關(guān)，且隨著溫度的升高而增大，A正確；飽和蒸汽是 指蒸發(fā)和液化處于動(dòng)態(tài)平衡， B錯(cuò)誤；單晶體有固定形狀，而多晶體沒(méi)有固定形狀，C錯(cuò)誤； 水晶為高頻專原襄SB關(guān)氣體壓強(qiáng)的計(jì)算i.系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)下的氣體壓強(qiáng)計(jì)算方法1液體封閉的氣體壓強(qiáng)確實(shí)定平衡法： 選與氣體接觸的液柱為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，利用它的受力平衡，求出氣體 的壓強(qiáng)。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)p = p

10、o + ph2固體活塞或汽缸封閉的氣體壓強(qiáng)確實(shí)定由于該固體必定受到被封閉氣體的壓力，所以可通過(guò)對(duì)該固體進(jìn)行受力分析，由平衡條 件建立方程來(lái)求出氣體壓強(qiáng)。2 .加速運(yùn)動(dòng)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(duì)象，進(jìn)行受力分析，利用牛頓第二定律列方程求解。例1:如圖11 - 2- 3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(wú)摩擦滑動(dòng)的活塞，活塞面積為S?，F(xiàn)用水平恒力 F向右推汽缸，最后汽缸和活塞到達(dá)相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，求此時(shí)缸內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)p。外界大氣壓為 po圖 11 - 2 - 3審題指導(dǎo)選與氣體相接觸的活塞為研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析，再利用牛

11、頓第二定律列方程求解。嘗試解題選取汽缸和活塞整體為研究對(duì)象。相對(duì)靜止時(shí)有：F= M + m a再選活塞為研究對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律有：pS poS = mamF。SM + m解得： p = po+答 案pomF氣體實(shí)驗(yàn)定律及狀態(tài)方程的應(yīng)用氣體實(shí)驗(yàn)定律的比較定徉名稱玻意raw 等溫變比較頂口化蓋一呂薩克定徉等 杳理定律等容變化壓變化數(shù)學(xué)a達(dá)茨piVi = P2V2 或 pv =常數(shù)竿=學(xué)或¥= C常數(shù) 單=睪或半=C常數(shù) 1 T2 TT1 2!冋一氣體的兩條圖線2 .理想氣體的狀態(tài)萬(wàn)程1理想氣體 宏觀上講，理想氣體是指在任何條件下始終遵守氣體實(shí)驗(yàn)定律的氣體，實(shí)際氣體在壓 強(qiáng)不太大、溫度

12、不太低的條件下，可視為理想氣體。 微觀上講，理想氣體的分子間除碰撞外無(wú)其他作用力，分子本身沒(méi)有體積，即它所占 據(jù)的空間認(rèn)為都是可以被壓縮的空間。狀態(tài)方程：PT1V1 = PT2V2或PTV = C。Ti T2 T3應(yīng)用狀態(tài)方程解題的一般步驟：明確研究對(duì)象，即某一定質(zhì)量的理想氣體；確定氣體在始末狀態(tài)的參量 pi、Vi、T 1及P2、V2、T2； 由狀態(tài)方程列式求解； 討論結(jié)果的合理性。例2 2021新課標(biāo)高考如圖11 - 2 4，由U形管和細(xì)管連接的玻璃泡 A、B和C浸 泡在溫度均為 0C的水槽中，B的容積是A的3倍。閥門S將A和B兩局部隔開。 A內(nèi)為 真 空，B和C內(nèi)都充有氣體。 U形管內(nèi)左邊

13、水銀柱比右邊的低 60 mm。翻開閥門S，整個(gè)系 統(tǒng)穩(wěn) 定后，U形管內(nèi)左右水銀柱高度相等。假設(shè) U形管和細(xì)管中的氣體體積遠(yuǎn)小于玻璃泡 的容積。圖 11 - 2 - 41求玻璃泡 C中氣體的壓強(qiáng)以mmHg為單位；2將右側(cè)水槽的水從 0 C加熱到一定溫度時(shí)，U形管內(nèi)左右水銀柱高度差又為60 mm ,求加熱后右側(cè)水槽的水溫。審題指導(dǎo)第一步：抓關(guān)鍵點(diǎn)關(guān)鍵點(diǎn)獲取信息玻璃泡 A、B、C均浸泡在 0C水槽內(nèi)氣體發(fā)生等溫變化U形管內(nèi)左右水銀柱高度差60 cm壓強(qiáng)關(guān)系翻開閥門左右水銀柱高度相等壓強(qiáng)相等U形管和細(xì)管中氣體體積遠(yuǎn)小于玻璃泡容積管中氣體體積忽略不計(jì)第二步：找突破口(1) 要求C中氣體壓強(qiáng)T由于 pc

14、= PB可求解B中氣體壓強(qiáng)；(2) 要求右側(cè)水槽水溫C中氣體作等容變化。嘗試解題(1) 在翻開閥門S前，兩水槽水溫均為To = 273 K。設(shè)玻璃泡B中氣體的壓強(qiáng)為 pi,體積 為Vb，玻璃泡C中氣體的壓強(qiáng)為 pc ,依題意有pi= pc + Ap 式中Ap = 60 mmHg，翻開閥門S后，兩水槽水溫仍為 To，設(shè)玻璃泡B中氣體的壓強(qiáng)為 pB。依題意，有PB= pC 玻璃泡A和B中氣體的體積為V2 = Va + Vb 根據(jù)玻意耳定律得piVB = pBV2 聯(lián)立式，并代入題給數(shù)據(jù)得Vbpc = B Ap = 180 mmHg Va(2) 當(dāng)右側(cè)水槽的水溫加熱至T'時(shí)，U形管左右水銀柱

15、高度差為Ap。玻璃泡C中氣體 的壓強(qiáng)為pc / = PB + 仲玻璃泡C中的氣體體積不變，根據(jù)查理定理得pc=pCTo T聯(lián)立式，并代入題給數(shù)據(jù)得T'= 364 K 答案(1)180 mmHg ( 2)364 K氣體實(shí)驗(yàn)定律與熱力學(xué)定律的綜合應(yīng)用例3 2021 山東咼考如圖11 2 5所示，粗細(xì)均勻、導(dǎo)熱良好、裝有適量水銀的等咼?，F(xiàn)將右端與一低壓艙型管豎直放置，右端與大氣相通，左端封閉氣柱長(zhǎng)11 = 20 cm 可視為理想氣體，兩管中水銀 面未畫出接通，穩(wěn)定后右管水銀面高出左管水銀面h = 10 cm環(huán)境溫度不變，大氣壓p0= 75 cmHg1求穩(wěn)定后低壓艙內(nèi)的壓強(qiáng)2此過(guò)程中左管內(nèi)的氣體對(duì)外 界用“ cmHg 作單位。填“做正功 “做負(fù)功或“不做 功體將嘗試解題填“吸熱或“放1設(shè)U形管橫截面積為 S，右端與大氣相通時(shí)左管中圭寸閉氣體壓強(qiáng)為p1，右端與一低壓艙接通后左管中封閉氣體壓強(qiáng)為p2，氣柱長(zhǎng)度為 b,穩(wěn)定后低壓艙內(nèi)的壓強(qiáng)為p。左管中封閉氣體發(fā)生等溫變化，根據(jù)玻意耳定律得P1V1 = p2V2 p1 = p° P2 = p + ph V1 = I1S V2 = l2S 由幾何關(guān)系得h = 2 l2 |1 聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得p = 50 cmHg 2左管內(nèi)氣體體積增大，說(shuō)明氣體膨脹對(duì)外做正功；由于氣體溫度保持不變，根據(jù)熱