物理選修3-3固體 液體和氣體
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. www.ks5u.com 第2講 固體 液體和氣體 知識一 固體和液體 1．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 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 原子排列 有規(guī)則，但多晶體每個晶體間的排列無規(guī)則 無規(guī)則 形成與轉化 有的物質(zhì)在不同條件下能夠形成不同的形態(tài)．同一物質(zhì)可能以晶體和非晶體兩種不同的形態(tài)出現(xiàn)，有些非晶體在一定條件下也可轉化為晶體 典型物質(zhì) 石英、云母、食鹽、硫酸銅 玻璃、蜂蠟、松香 2.液體的表面張力 (1)作用：液體的表面張力使液面具有收縮的趨勢． (2)方向：表面張力跟液面相切，跟這部分液面的分界線垂直． 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異性． (3)從某個方向上看其分子排列比較整齊，但從另一方向看，分子的排列是雜亂無章的． (1)只有單晶體和液晶具有各向異性的特性，多晶體和非晶體都是各向同性． (2)液體表面張力是液體表面分子作用力的表現(xiàn)．液體表面分子間的作用力表現(xiàn)為引力． (3)浸潤與不浸潤也是表面張力的表現(xiàn)． 知識二 飽和汽、飽和汽壓和濕度 1．飽和汽與飽和汽壓 (1)飽和汽與未飽和汽 ①飽和汽：與液體處于動態(tài)平衡的蒸汽． ②未飽和汽：沒有達到飽和狀態(tài)的蒸汽． (2)飽和汽壓 ①定義：飽和汽所具有的壓強． ②特點：液體的飽和汽壓與溫度有關，溫度越高，飽和汽壓越大，且飽和汽壓與飽和汽的體積無關． 2．濕度 (1)定義：空氣的干濕程度． (2)描述濕度的物理量 ①絕對濕度：空氣中所含水蒸氣的壓強． ②相對濕度：某溫度時空氣中水蒸氣的壓強與同一溫度時飽和水汽壓的百分比，即：B＝100 %. 知識三 氣體分子動理論和氣體壓強 1．氣體分子之間的距離大約是分子直徑的10倍，氣體分子之間的作用力十分微弱，可以忽略不計． 2．氣體分子的速率分布，表現(xiàn)出“中間多，兩頭少”的統(tǒng)計分布規(guī)律． 3．氣體分子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． 5．氣體壓強 (1)產(chǎn)生的原因 由于大量分子無規(guī)則地運動而碰撞器壁，形成對器壁各處均勻、持續(xù)的壓力，作用在器壁單位面積上的壓力叫做氣體的壓強． (2)決定氣體壓強大小的因素 ①宏觀上：決定于氣體的溫度和體積． ②微觀上：決定于分子的平均動能和分子數(shù)密度． 知識四 氣體實驗定律和理想氣體狀態(tài)方程 1．氣體的三個實驗定律 (1)等溫變化——玻意耳定律 ①內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強與體積成反比． ②公式：p1V1＝p2V2或pV＝C(常量)． (2)等容變化——查理定律 ①內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強與熱力學溫度成正比． ②公式：＝或＝C(常數(shù))． (3)等壓變化——蓋—呂薩克定律 ①內(nèi)容：一定質(zhì)量的某種氣體，在壓強不變的情況下，其體積與熱力學溫度成正比． ②公式：＝或＝C(常數(shù))． 2．理想氣體及其狀態(tài)方程 (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． (2)狀態(tài)方程：＝或＝C(常數(shù)). 考點一 氣體實驗定律及狀態(tài)方程的應用 應用氣體定律或狀態(tài)方程解題的一般步驟： 1．明確研究對象，即某一定質(zhì)量的氣體． 2．確定氣體在始末狀態(tài)的參量p1、V1、T1及p2、V2、T2. 3．由狀態(tài)方程列式求解． 4．討論結果的合理性． ———————————— (2013重慶高考)汽車未裝載貨物時，某個輪胎內(nèi)氣體的體積為V0，壓強為p0；裝載貨物后，該輪胎內(nèi)氣體的壓強增強了Δp.若輪胎內(nèi)氣體視為理想氣體，其質(zhì)量、溫度在裝載貨物前后均不變，求裝載貨物前后此輪胎內(nèi)氣體體積的變化量． 【解析】 對輪胎內(nèi)的氣體： 初狀態(tài)p1＝p0，V1＝V0 末狀態(tài)p2＝p0＋Δp，V2＝ΔV＋V0 由玻意耳定律得p1V1＝p2V2 解得：ΔV＝－ 【答案】 ΔV＝－ ———————————— 圖11－2－1 (2013新課標全國卷Ⅰ)如圖11－2－1，兩個側壁絕熱、頂部和底部都導熱的相同氣缸直立放置，氣缸底部和頂部均有細管連通，頂部的細管帶有閥門K.兩氣缸的容積均為V0，氣缸中各有一個絕熱活塞(質(zhì)量不同，厚度可忽略)．開始時K關閉，兩活塞下方和右活塞上方充有氣體(可視為理想氣體)，壓強分別為p0和；左活塞在氣缸正中間，其上方為真空；右活塞上方氣體體積為.現(xiàn)使氣缸底與一恒溫熱源接觸，平衡后左活塞升至氣缸頂部，且與頂部剛好沒有接觸；然后打開K，經(jīng)過一段時間，重新達到平衡．已知外界溫度為T0，不計活塞與氣缸壁間的摩擦．求： (1)恒溫熱源的溫度T； (2)重新達到平衡后左氣缸中活塞上方氣體的體積Vx. 【解析】 (1)與恒溫熱源接觸后，在K未打開時，右活塞不動，兩活塞下方的氣體經(jīng)歷等壓過程，由蓋—呂薩克定律得 ＝① 由此得 T＝T0② (2)由初始狀態(tài)的力學平衡條件可知，左活塞的質(zhì)量比右活塞的大．打開K后，左活塞下降至某一位置，右活塞必須升至氣缸頂，才能滿足力學平衡條件． 氣缸頂部與外界接觸，底部與恒溫熱源接觸，兩部分氣體各自經(jīng)歷等溫過程，設左活塞上方氣體壓強為p，由玻意耳定律得 pVx＝③ (p＋p0)(2V0－Vx)＝p0V0④ 聯(lián)立③④式得 6V－V0Vx－V＝0⑤ 其解為 Vx＝V0⑥ 另一解Vx＝－V0，不合題意，舍去． 【答案】 (1)T0 (2V0 考點二 用圖象法分析氣體的狀態(tài)變化 一定質(zhì)量的氣體不同過程圖象的比較 過程 類別 圖線 特點 舉例 等溫 p－V 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 過程 p－ p＝CT，斜率k＝CT，即斜率越大，溫度越高 等容過程 p－T p＝T，斜率k＝，即斜率越大，體積越小 等壓過程 V－T V＝T，斜率k＝，即斜率越大，壓強越小 ———————————— (2011上海高考)如圖11－2－2，一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)a沿直線變化到狀態(tài)b，在此過程中，其壓強( ) 圖11－2－2 A．逐漸增大 B．逐漸減小 C．始終不變 D．先增大后減小 【解析】 由理想氣體狀態(tài)方程＝C可得，氣體的壓強p＝C，由圖象可知，氣體的溫度升高，體積減小，所以氣體的壓強逐漸增大，故A正確，B、C、D錯誤． 【答案】 A ———————————— 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11－2－3所示，p－T和V－T圖各記錄了其部分變化過程，試求： 圖11－2－3 (1)溫度600 K時氣體的壓強； (2)在p－T圖象上將溫度從400 K升高到600 K的變化過程補充完整． 【解析】 (1)由題圖知， p1＝1.0105 Pa，V1＝2.5 m3，T1＝400 K p2＝？，V2＝3 m3，T2＝600 K 由理想氣體狀態(tài)方程得 ＝ p2＝＝1.25105 Pa (2)在原p－T圖象上補充兩段直線 【答案】 (1)1. 25105 Pa (2)如圖所示 1．(2012重慶高考)圖11－2－4為伽利略設計的一種測溫裝置示意圖，玻璃管的上端與導熱良好的玻璃泡連通，下端插入水中，玻璃泡中封閉有一定量的空氣．若玻璃管內(nèi)水柱上升，則外界大氣的變化可能是( ) 圖11－2－4 A．溫度降低，壓強增大 B．溫度升高，壓強不變 C．溫度升高，壓強減小 D．溫度不變，壓強減小 【答案】 A 2. 圖11－2－5 一定質(zhì)量理想氣體的狀態(tài)經(jīng)歷了如圖11－2－5所示的ab、bc、cd、da四個過程，其中bc的延長線通過原點，cd垂直于ab且與水平軸平行，da與bc平行，則氣體體積在( ) A．a(chǎn)b過程中不斷減小 B．bc過程中保持不變 C．cd過程中不斷增加 D．da過程中保持不變 【解析】 首先，因為bc的延長線通過原點，所以bc是等容線，即氣體體積在bc過程中保持不變，B正確；ab是等溫線，壓強減小則體積增大，A錯誤；cd是等壓線，溫度降低則體積減小，C錯誤；連接aO交cd于e，則ae是等容線，即Va＝Ve，因為Vd
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