版高考物理一轮复习第十三章热学第2讲固体液体和气体学案.docx
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版高考物理一轮复习第十三章热学第2讲固体液体和气体学案
第2讲 固体 液体和气体
微知识1固体和液体
1.晶体与非晶体
(1)固体分为晶体和非晶体两类。
晶体分单晶体和多晶体。
(2)单晶体具有规则的几何形状,多晶体和非晶体没有一定的几何形状;晶体有确定的熔点,非晶体没有确定的熔点。
(3)单晶体具有各向异性,多晶体和非晶体具有各向同性。
2.液体
(1)液体的表面张力
①概念:
液体表面各部分间互相吸引的力。
②作用:
液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势。
③方向:
表面张力跟液面相切,且跟这部分液面的分界线垂直。
④大小:
液体的温度越高,表面张力越小;液体中溶有杂质时,表面张力变小;液体的密度越大,表面张力越大。
(2)液晶
①液晶分子既保持排列有序而显示各向异性,又可以自由移动位置,保持了液体的流动性。
②液晶分子的位置无序使它像液体,排列有序使它像晶体。
③液晶分子的排列从某个方向看比较整齐,而从另外一个方向看则是杂乱无章的。
④液晶的物理性质很容易在外界的影响下发生改变。
(3)毛细现象
浸润液体在细管中上升的现象以及不浸润液体在细管中下降的现象。
3.饱和汽 湿度
(1)饱和汽与未饱和汽
①饱和汽:
与液体处于动态平衡的蒸汽。
②未饱和汽:
没有达到饱和状态的蒸汽。
(2)饱和汽压
①定义:
饱和汽所具有的压强。
②特点:
饱和汽压随温度而变。
温度越高,饱和汽压越大,且饱和汽压与饱和汽的体积无关。
(3)湿度
①定义:
空气的潮湿程度。
②绝对湿度:
空气中所含水蒸气的压强。
③相对湿度:
在某一温度下,空气中的水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压之比,即相对湿度(B)=×100%
微知识2气体
1.气体分子运动的特点及运动速率统计分布
2.理想气体
(1)宏观上讲:
理想气体是指在任何条件下始终遵守气体实验定律的气体,实际气体在压强不太大、温度不太低的条件下,可视为理想气体。
(2)微观上讲:
理想气体的分子间除碰撞外无其他作用力,分子本身没有体积,即它所占据的空间认为都是可以被压缩的空间。
3.气体的状态参量
(1)压强;
(2)体积;(3)温度。
4.气体的压强
(1)产生原因:
由于气体分子无规则的热运动,大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的压力。
(2)大小:
气体的压强在数值上等于气体作用在单位面积上的压力。
公式p=。
5.气体实验定律
(1)等温变化——玻意耳定律
①内容:
一定质量的某种气体,在温度不变的情况下,压强与体积成反比。
②公式:
p1V1=p2V2或pV=C(常量)
(2)等容变化——查理定律
①内容:
一定质量的某种气体,在体积不变的情况下,压强与热力学温度成正比。
②公式:
=或=C(常量)。
③推论式:
Δp=·ΔT。
(3)等压变化——盖-吕萨克定律
①内容:
一定质量的某种气体,在压强不变的情况下,其体积与热力学温度成正比。
②公式:
=或=C(常量)。
③推论式:
ΔV=·ΔT。
(4)理想气体状态方程
一定质量的理想气体状态方程:
=或=C(常量)。
一、思维辨析(判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
)
1.单晶体和多晶体都具有各向异性的特征。
(×)
2.船浮于水面是由于液体的表面张力作用。
(×)
3.当人们感觉潮湿时,空气的绝对湿度一定较大。
(×)
4.气体的压强是由于气体分子频繁地碰撞器壁产生的。
(√)
5.一定质量的理想气体的内能完全由温度来决定。
(√)
6.气体的温度升高压强一定增大。
(×)
二、对点微练
1.(固体的性质)如图所示,曲线M、N分别表示晶体和非晶体在一定压强下的熔化过程,图中横轴表示时间t,纵轴表示温度T。
从图中可以确定的是( )
A.晶体和非晶体均存在固定的熔点T0
B.曲线M的bc段表示固液共存状态
C.曲线M的ab段、曲线N的ef段均表示固态
D.曲线M的cd段、曲线N的fg段均表示液态
解析 晶体有固定的熔点,非晶体无固定的熔点。
晶体在熔化过程中,是固液共存的,故B项正确。
答案 B
2.(液体的性质)(多选)下列哪些现象中,表面张力起了作用( )
A.身体纤细的小虫在平静的水面上自由活动
B.小船浮在水面上
C.毛笔插入水中,笔毛散开,拿出水面,笔毛合拢在一起
D.打湿的鞋袜不容易脱下来
答案 ACD
3.(气体实验定律)某自行车轮胎的容积为V,里面已有压强为p0的空气,现在要使轮胎内的气压增大到p,设充气过程为等温过程,空气可看做理想气体,轮胎容积保持不变,则还要向轮胎充入温度相同、压强也是p0的空气的体积为( )
A.V B.V
C.VD.V
解析 设需充入体积为V′的空气,以V、V′体积的空气整体为研究对象,由理想气体状态方程有=,得V′=V。
答案 C
4.(气体实验定律的微观解释)对于一定质量的气体,下列叙述正确的是( )
A.如果体积减小,气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大
B.如果压强增大,气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数可能增大
C.如果温度升高,气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大
D.如果分子密度增大,气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数一定增大
解析 气体分子在单位时间内对单位面积器壁的碰撞次数,是由单位体积内的分子数和分子的平均速率共同决定的,选项A和D都是单位体积内的分子数增大,但分子的平均速率如何变化却不知道;选项C由温度升高可知分子的平均速率增大,但单位体积内的分子数如何变化未知,所以选项A、D、C都不能选。
答案 B
见学生用书P195
微考点 1 固体和液体的性质
核|心|微|讲
1.晶体和非晶体
(1)单晶体具有各向异性,但不是在各种物理性质上都表现出各向异性。
(2)只要是具有各向异性的物体必定是晶体,且是单晶体。
(3)只要是具有确定熔点的物体必定是晶体,反之,必是非晶体。
(4)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。
2.液体表面张力
(1)形成原因
表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大,分子间的相互作用力表现为引力。
(2)表面特性
表面层分子间的引力使液面产生了表面张力,使液体表面好像一层绷紧的弹性薄膜。
(3)表面张力的方向
和液面相切,垂直于液面上的各条分界线。
(4)表面张力的效果
表面张力使液体表面具有收缩趋势,使液体表面积趋于最小,而在体积相同的条件下,球形的表面积最小。
(5)表面张力的大小
跟边界线的长度、液体的种类、温度都有关系。
典|例|微|探
【例1】 (多选)下列说法正确的是( )
A.将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒是非晶体
B.固体可以分为晶体和非晶体两类,有些晶体在不同方向上有不同的光学性质
C.由同种元素构成的固体,可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体
D.在合适的条件下,某些晶体可以转变为非晶体,某些非晶体也可以转变为晶体
E.在熔化过程中,晶体要吸收热量,但温度保持不变,内能也保持不变
【解题导思】
(1)晶体在某些物理性质上一定是各向异性吗?
答:
不一定,单晶体在某些物理性质上具有各向异性的特点,但多晶体在物理性质上是各向同性的。
(2)晶体和非晶体在熔化过程中有何不同?
答:
晶体和非晶体在熔化过程中都要吸热,但晶体在熔化过程中温度保持不变,但非晶体在熔化过程中温度发生变化。
解析 将一块晶体敲碎后,得到的小颗粒仍是晶体,故选项A错误;单晶体具有各向异性,有些单晶体沿不同方向上的光学性质不同,故选项B正确;金刚石和石墨由同种元素构成,但由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体,故选项C正确;晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化,如天然水晶是晶体,熔融过的水晶(即石英玻璃)是非晶体,也有些非晶体在一定条件下可转化为晶体,故选项D正确;晶体在熔化过程中,温度不变,但内能改变,故选项E错误。
答案 BCD
(1)单晶体的各向异性是指晶体的某些物理性质显示各向异性。
(2)不能从形状上区分晶体与非晶体。
(3)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。
(4)液晶既不是晶体也不是液体。
题|组|微|练
1.(多选)关于晶体和非晶体,下列说法正确的是( )
A.金刚石、食盐、玻璃和水晶都是晶体
B.晶体的分子(或原子、离子)排列是有规则的
C.单晶体和多晶体有固定的熔点,非晶体没有固定的熔点
D.单晶体和多晶体的物理性质是各向异性的,非晶体是各向同性的
答案 BC
2.关于饱和汽和相对湿度,下列说法错误的是( )
A.使未饱和汽变成饱和汽,可采用降低温度的方法
B.空气的相对湿度越大,空气中水蒸气的压强越接近饱和汽压
C.密闭容器中装有某种液体及其饱和蒸汽,若温度升高,同时增大容器的容积,饱和汽压可能会减小
D.相对湿度过小时,人会感觉空气干燥
解析 饱和汽压是液体的一个重要性质,它的大小取决于液体的本性和温度,温度越高,饱和气压越大,则使未饱和汽变成饱和汽,可采用降低温度的方法,故A项正确;根据相对湿度的特点可知,空气的相对湿度越大,空气中水蒸气的压强越接近饱和汽压,故项B正确;温度升高,饱和气压增大,故C项错误;相对湿度过小时,人会感觉空气干燥,故D项正确。
答案 C
微考点 2 气体实验定律和理想气体的状态方程
核|心|微|讲
1.气体实验定律的比较
2.理想气体的状态方程
(1)状态方程:
=或=C。
(2)应用状态方程解题的一般步骤
①明确研究对象,即某一定质量的理想气体。
②确定气体在始、末状态的参量p1、V1、T1及p2、V2、T2。
③由状态方程列式求解。
④讨论结果的合理性。
典|例|微|探
【例2】 (2017·全国卷Ⅰ)如图,容积均为V的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通,阀门K2位于细管的中部,A、B的顶部各有一阀门K1、K3;B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)。
初始时,三个阀门均打开,活塞在B的底部;关闭K2、K3,通过K1给汽缸充气,使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1。
已知室温为27℃,汽缸导热。
(1)打开K2,求稳定时活塞上方气体的体积和压强。
(2)接着打开K3,求稳定时活塞的位置。
(3)再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20℃,求此时活塞下方气体的压强。
【解题导思】
(1)打开K2达到稳定时活塞上方和下方的气体压强有何关系?
答:
由于不计活塞的质量,所以打开K2达到稳定时两部分气体的压强相等。
(2)打开K3,活塞上升还是下降?
答:
打开K3,由于活塞上方气体压强减小,所以活塞要上升。
解析
(1)设打开K2后,稳定时活塞上方气体的压强为p1,体积为V1。
依题意,被活塞分开的两部分气体都经历等温过程。
由玻意耳定律得
p0V=p1V1,①
(3p0)V=p1(2V-V1),②
联立①②式得
V1=,③
p1=2p0。
④
(2)打开K3后,由④式知,活塞必定上升。
设在活塞下方气体与A中气体的体积之和为V2(V2≤2V)时,活塞下气体压强为p2,由玻意耳定律得
(3p0)V=p2V2,⑤
由⑤式得
p2=p0,⑥
由⑥式知,打开K3后活塞上升直到B的顶部为止;此时p2为p2′=p0。
(3)设加热后活塞下方气体的压强为p3,气体温度从T1=300K升高到T2=320K的等容过程中,由查理定律得=,⑦
将有关数据代入⑦式得
p3=1.6p0。
答案
(1) 2p0
(2)顶部 (3)1.6p0
题|组|微|练
3.在水下气泡内空气的压强大于气泡表面外侧水的压强,两压强差Δp与气泡半径r之间的关系为Δp=,其中σ=0.070N/m。
现让水下10m处一半径为0.50
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- 高考 物理 一轮 复习 第十三 热学 固体 液体 气体