1、第 2 讲 固体、液体和气体一、固体和液体1.固体(1)固体分为晶体和非晶体两类.石英、云母、明矾、食盐、味精、蔗糖等是 晶体.玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体.(2)单晶体具有规则的几何形状，多晶体和非晶体没有规则的几何形状；晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点.(3)有些晶体沿不同方向的导热或导电性能不同，有些晶体沿不同方向的光学性质不同，这类现象称为各向异性.非晶体和多晶体在各个方向的物理性质都是一样的，这叫做各向同性.2.液体(1)液体的表面张力作用：液体的表面张力使液面具有收缩的趋势.方向：表面张力跟液面相切，跟这部分液面的分界线垂直.(2)毛细现象：指浸润液体在细管中上升的
2、现象，以及不浸润液体在细管中 下降的现象，毛细管越细，毛细现象越明显.3.液晶(1)具有液体的流动性.(2)具有晶体的光学各向异性.(3)从某个方向看其分子排列比较整齐，但从另一方向看，分子的排列是杂乱无章的.自测 1 (多选)下列现象中，主要是液体表面张力作用的是 ( )A.水黾可以停在水面上B.小木船漂浮在水面上C.荷叶上的小水珠呈球形D.慢慢向小酒杯中注水，即使水面稍高出杯口，水仍不会流下来答案 ACD二、饱和汽、饱和汽压和相对湿度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：液
3、体的饱和汽压与温度有关，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.相对湿度空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比.即：相对湿度 .水 蒸 气 的 实 际 压 强同 温 度 水 的 饱 和 汽 压自测 2 (多选)干湿泡温度计的湿泡温度计与干泡温度计的示数差距越大，表示 ( )A.空气的绝对湿度越大B.空气的相对湿度越小C.空气中的水蒸气的实际压强离饱和程度越近D.空气中的水蒸气的绝对湿度离饱和程度越远答案 BD解析 示数差距越大，说明湿泡的蒸发非常快，空气的相对湿度越小，即水蒸气的实际压强、绝对湿度离饱和程度越远，故 B、D 正确，A、C 错误.三、气体1.气体压强(1
4、)产生的原因由于大量分子无规则运动而碰撞器壁，形成对器壁各处均匀、持续的压力，作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强.(2)决定因素宏观上：决定于气体的温度和体积.微观上：决定于分子的平均动能和分子的密集程度.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，即分子间无分子势能.3.气体实验定律玻意耳定律 查理定律 盖吕萨克定律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一
5、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表达式p1V1p 2V2 或p1T1 p2T2p1p2 T1T2 或V1T1 V2T2V1V2 T1T2图象4.理想气体的状态方程一定质量的理想气体的状态方程： 或 C .p1V1T1 p2V2T2 pVT自测 3 教材 P25 第 1 题改编 对一定质量的气体来说，下列几点能做到的是( )A.保持压强和体积不变而改变它的温度B.保持压强不变，同时升高温度并减小体积C.保持温度不变，同时增加体积并减小压强D.保持体积不变，同时增加压强并降低温度答案 C命题点一 固体和液体性质的理解1.晶体和非晶体(1)单晶体具有各向异性，但不是在各
6、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)只要具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体；(4)单晶体具有天然规则的几何外形，而多晶体和非晶体没有天然规则的几何外形，所以不能从形状上区分晶体与非晶体；(5)晶体和非晶体不是绝对的，在某些条件下可以相互转化；(6)液晶既不是晶体也不是液体.2.液体表面张力(1)形成原因：表面层中分子间距离比液体内部分子间距离大，分子间作用力表现为引力；(2)表面特征：表面层中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张紧的弹性薄膜；(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
7、张力的效果：使液体表面具有收缩的趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下，球形表面积最小.例 1 (多选)(2015全国卷33(1) 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，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体E.在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变答案 BCD解析 晶体有固定的熔点，并不会因为颗粒的大小而改变，即使敲碎为小颗粒，仍旧是晶体，选项 A 错误；固体分为
8、晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上光学性质不同，表现为晶体具有各向异性，选项 B 正确；同种元素构成的固体可能由于原子的排列方式不同而形成不同的晶体，如金刚石和石墨，选项 C 正确；晶体的分子排列结构如果遭到破坏就可能形成非晶体，反之亦然，选项 D 正确；熔化过程中，晶体要吸热，温度不变，但是内能增大，选项 E 错误.变式 1 (多选)(2014新课标全国33(1) 下列说法正确的是 ( )A.悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动B.空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果C.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点D.高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的
9、缘故E.干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果答案 BCE解析 悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了水分子的无规则热运动，选项 A 错误；空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果，选项 B 正确；彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点，选项 C 正确；高原地区水的沸点较低，是由于高原地区气压低，选项 D 错误；干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度，是由于湿泡外纱布中的水蒸发吸收热量，从而温度会降低的缘故，选项 E 正确.命题点二 气体压强求解的“两类模型”1.活塞模型如图 1 所示是最常见的封闭气体的两种方式.图 1对“活塞模型
10、”类求压强的问题，其基本的方法就是先对活塞进行受力分析，然后根据平衡条件或牛顿第二定律列方程.图甲中活塞的质量为 m，活塞横截面积为 S，外界大气压强为 p0.由于活塞处于平衡状态，所以 p0Smg pS.则气体的压强为 pp 0 .mgS图乙中的液柱也可以看成一“活塞” ，由于液柱处于平衡状态，所以 pSmgp 0S.则气体压强为 pp 0 p 0gh .mgS2.连通器模型如图 2 所示，U 形管竖直放置 .根据帕斯卡定律可知，同一液体中的相同高度处压强一定相等，所以气体 B 和 A 的压强关系可由图中虚线所示的等高线联系起来.则有 pBgh 2p A.图 2而 pAp 0gh 1，所以气
11、体 B 的压强为pB p0g( h1h 2).例 2 汽缸的横截面积为 S，质量为 m 的梯形活塞上面是水平的，下面与右侧竖直方向的夹角为 ，如图 3 所示，当活塞上放质量为 M 的重物时处于静止状态.设外部大气压强为p0，若活塞与缸壁之间无摩擦.重力加速度为 g，求汽缸中气体的压强.图 3答案 p 0m MgS解析 对活塞进行受力分析，p 气 Sm Mg p0Ssin 又因为 SSsin 所以 p 气 p 0 .m Mg p0SS m MgS变式 2 如图 4 中两个汽缸质量均为 M，内部横截面积均为 S，两个活塞的质量均为 m，左边的汽缸静止在水平面上，右边的活塞和汽缸竖直悬挂在天花板下.
12、两个汽缸内分别封闭有一定质量的空气 A、B，大气压强为 p0，重力加速度为 g，求封闭气体 A、B 的压强各多大？图 4答案 p 0 p 0mgS MgS解析 题图甲中选活塞为研究对象，受力分析如图(a)所示，由平衡条件知 pASp 0Smg，得 pAp 0mgS题图乙中选汽缸为研究对象，受力分析如图(b)所示，由平衡条件知 p0Sp BSMg ，得 pBp 0 .MgS例 3 若已知大气压强为 p0，图 5 中各装置均处于静止状态，液体密度均为 ，重力加速度为 g，求各被封闭气体的压强.图 5答案 甲：p 0gh 乙：p 0 gh 丙：p 0 gh32丁：p 0gh 1解析 在图甲中，以高为
13、 h 的液柱为研究对象，由平衡条件知 p 甲 SghSp 0S所以 p 甲 p 0gh在图乙中，以 B 液面为研究对象，由平衡条件知pAS ghSp 0Sp 乙 p Ap 0gh在图丙中，以 B 液面为研究对象，由平衡条件有pA Sghsin 60Sp 0S所以 p 丙 p Ap 0 gh32在图丁中，以液面 A 为研究对象，由平衡条件得p 丁 S(p 0gh 1)S所以 p 丁 p 0gh 1变式 3 竖直平面内有如图 6 所示的均匀玻璃管，内用两段水银柱封闭两段空气柱 a、b，各段水银柱高度如图所示，大气压强为 p0，重力加速度为 g，求空气柱 a、b 的压强各多大.图 6答案 p ap
14、0g(h 2h 1h 3) p bp 0g (h2h 1)解析 从开口端开始计算，右端大气压强为 p0，同种液体同一水平面上的压强相同，所以b 气柱的压强为 pbp 0g(h 2h 1)，而 a 气柱的压强为 pap bgh 3p 0g( h2h 1h 3).命题点三 气体状态变化的图象问题1.四种图象的比较类别 特点(其中 C 为常量) 举例pVpVCT，即 pV 之积越大的等温线温度越高，线离原点越远p1VpCT ，斜率 kCT，即斜率越大，温度1V越高pT p T，斜率 k ，即斜率越大，体积越CV CV小V T V T，斜率 k ，即斜率越大，压强越Cp Cp小2.分析技巧利用垂直于坐
15、标轴的线作辅助线去分析不同温度的两条等温线、不同体积的两条等容线、不同压强的两条等压线的关系.例如：(1)在图 7 甲中，V 1 对应虚线为等容线，A、B 分别是虚线与 T2、T 1 两线的交点，可以认为从 B 状态通过等容升压到 A 状态，温度必然升高，所以 T2T1.(2)如图乙所示，A、B 两点的温度相等，从 B 状态到 A 状态压强增大，体积一定减小，所以 V2TB，T BT CC.TATB，T BTC答案 C解析 由题中图象可知，气体由 A 到 B 过程为等容变化，由查理定律得 ，p ApB，pATA pBTB故 TATB；由 B 到 C 过程为等压变化，由盖吕萨克定律得 ，V BV
16、C，故 TBTC.选VBTB VCTC项 C 正确.5.如图 3 所示，一定量的理想气体从状态 a 沿直线变化到状态 b，在此过程中，其压强( )图 3A.逐渐增大B.逐渐减小C.始终不变D.先增大后减小答案 A解析 由题图可得，体积 V 减小，温度 T 增大，由公式 C 得压强 p 一定增大.故答案选pVTA.6.(多选)(2018湖北咸宁调研)下列说法正确的是( )A.悬浮在液体中的微粒越小，在液体分子的撞击下越容易保持平衡B.荷叶上的小水珠呈球形是由于液体表面张力的作用C.物体内所有分子的热运动动能之和叫做物体的内能D.当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度不一定较大E.一定质量的理想气体先经
17、等容降温，再经等温压缩，压强可以回到初始的数值答案 BDE解析 做布朗运动的微粒越小，在液体分子的撞击下越不容易保持平衡，故 A 错误；荷叶上的小水珠呈球形是由于液体表面张力的作用，故 B 正确；物体内所有分子的热运动动能之和与分子势能的总和叫做物体的内能，故 C 错误；潮湿与空气的相对湿度有关，与绝对湿度无关，当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度不一定较大，故 D 正确；根据理想气体的状态方程 C 可知，一定质量的理想气体先经等容降温，压强减小；再经等温压缩，压pVT强又增大，所以压强可以回到初始的数值，故 E 正确.7.(多选) 下列说法中正确的是( )A.空气中水蒸气的实际压强与饱和汽压相差
18、越大，越有利于水的蒸发B.布朗运动是液体分子的运动，说明液体分子永不停息地做无规则热运动C.水杯里的水面超出杯口但不溢出，是由于水的表面张力作用D.单晶体具有物理性质各向异性的特征E.温度升高，物体所有分子的动能都增大答案 ACD8.(多选) 下列说法中正确的是( )A.物体体积增大时，其分子势能一定增大B.只要物体温度升高，其分子平均动能就一定变大C.空气绝对湿度不变时，温度越高，相对湿度越小D.给自行车打气越打越困难，主要是因为气体分子间斥力越来越大E.液体表面层分子比内部分子稀疏，因此液体表面有收缩的趋势答案 BCE解析 分子间距离从很小逐渐增大的过程中，分子势能先减小后增大，所以物体体
19、积增大时，其分子势能不一定增大.故 A 错误.温度是分子平均动能的量度，只要物体温度升高，其分子平均动能就一定变大.故 B 正确.空气中水蒸气的实际压强与同温度水的饱和汽压之比叫做空气的相对湿度.空气绝对湿度不变时，温度越高，饱和汽压越大，相对湿度越小.故 C 正确；气体的分子间距较大，此时分子间作用力已经接近为零，故自行车打气越打越困难主要是因为胎内气体压强增大而非分子间相互排斥，故 D 错误；因液体表面层分子分布比内部稀疏，故分子间作用力表现为引力，液体表面有收缩趋势，故 E 正确.9.(多选) 关于晶体、液晶和饱和汽的理解，下列说法正确的是( )A.晶体的分子排列都是有规则的B.液晶显示
20、器利用了液晶对光具有各向异性的特点C.饱和汽压与温度和体积都有关D.相对湿度越大，空气中水蒸气越接近饱和E.对于同一种液体，饱和汽压随温度升高而增大答案 BDE10.(多选) 下列说法正确的是( )A.液面表面张力的方向与液面垂直并指向液体内部B.单晶体有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点C.单晶体中原子(或分子、离子)的排列具有空间周期性D.通常金属在各个方向的物理性质都相同，所以金属是非晶体E.液晶具有液体的流动性，同时具有晶体的各向异性特征答案 CE解析 液面表面张力的方向始终与液面相切，A 错误；单晶体和多晶体都有固定的熔点，非晶体的熔点不固定，B 错误；单晶体中原子 (或分子、离子)的
21、排列是规则的，具有空间周期性，表现为各向异性，C 正确；金属材料虽然显示各向同性，但并不意味着就是非晶体，可能是多晶体，D 错误；液晶的名称由来就是由于它具有液体的流动性和晶体的各向异性，E 正确.11.(多选) 下列说法正确的是( )A.一切晶体的光学和力学性质都是各向异性的B.在完全失重的宇宙飞船中，水的表面存在表面张力C.脱脂棉脱脂的目的，在于使它从不能被水浸润变为可以被水浸润，以便吸取药液D.土壤里有很多毛细管，如果要把地下的水分沿着它们引到地表，可以将地面的土壤锄松E.人们可以利用某些物质在水溶液中形成的薄片状液晶来研究离子的渗透性，进而了解机体对药物的吸收等生理过程答案 BCE12
22、.(多选) 一定质量的理想气体经历一系列变化过程，如图 4 所示，下列说法正确的是( )图 4A.bc 过程中，气体压强不变，体积增大B.ab 过程中，气体体积增大，压强减小C.ca 过程中，气体压强增大，体积不变D.ca 过程中，气体内能增大，体积变小E.c a 过程中，气体从外界吸热，内能增大答案 BCE解析 bc 过程中，气体压强不变，温度降低，根据盖吕萨克定律 C 得知，体积应VT减小.故 A 错误.ab 过程中气体的温度保持不变，即气体发生等温变化，压强减小，根据玻意耳定律 pVC 得知，体积增大 .故 B 正确.ca 过程中，由题图可知， p 与 T 成正比，则气体发生等容变化，体
23、积不变，故 C 正确，D 错误；一定质量的理想气体的内能只与气体温度有关，并且温度越高气体的内能越大，则知 ca 过程中，温度升高，气体内能增大，而体积不变，气体没有对外做功，外界也没有对气体做功，所以气体一定吸收热量.故 E 正确.13.(1)在高原地区烧水需要使用高压锅，水烧开后，锅内水面上方充满饱和汽，停止加热，高压锅在密封状态下缓慢冷却，在冷却过程中，锅内水蒸气的变化情况为_.A.压强变小 B.压强不变C.一直是饱和汽 D.变为未饱和汽(2)如图 5 甲所示，在斯特林循环的 pV 图象中，一定质量的理想气体从状态 A 依次经过状态 B、C 和 D 后再回到状态 A，整个过程由两个等温和
24、两个等容过程组成.BC 的过程中，单位体积中的气体分子数目_( 选填“增大” “减小”或“不变”) ，状态 A 和状态 D 的气体分子热运动速率的统计分布图象如图乙所示，则状态 A 对应的是_( 选填“”或“”).图 5(3)如图甲所示，在 AB 和 DA 的过程中，气体放出的热量分别为 4 J 和 20 J，在 BC和 CD 的过程中，气体吸收的热量分别为 20 J 和 12 J.求气体完成一次循环对外界所做的功.答案 (1)AC (2)不变 (3)8 J解析 (1)停止加热后，高压锅在密封状态下缓慢冷却，此过程中锅内水蒸气仍是饱和汽，由 pT 关系知，p 减小.故 A、C 正确.(2)从
25、B C 的过程中，气体体积不变，故单位体积中的气体分子数目不变；因 TATD，温度升高气体分子的平均速率增大，则 A 状态对应的是.(3)完成一次循环气体内能不变 U0，吸收的热量Q20 J12 J 4 J20 J8 J由热力学第一定律 UQW 得，W 8 J，气体对外做功为 8 J.14.如图 6 所示，向一个空的铝制饮料罐(即易拉罐) 中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱(长度可以忽略 ).如果不计大气压的变化，这就是一个简易的气温计.已 知 铝 罐 的 容 积 是 360 cm3， 吸 管 内 部 粗 细 均 匀 ， 横 截 面 积 为 0.2 cm2， 吸 管 的
26、有 效 长度 为 20 cm， 当温度为 25 时，油柱离管口 10 cm.图 6(1)吸管上标刻温度值时，刻度是否应该均匀？(2)估算这个气温计的测量范围.答案 见解析解析 (1)由于罐内气体压强始终不变，所以 ， ，V1T1 V2T2 V1T1 VTV T T，V1T1 362298T SL149181由于 T 与 L 成正比，所以刻度应该是均匀的 .(2)T 0.2(2010) K1.6 K149181故这个气温计可以测量的温度范围为：(251.6) (25 1.6) 即 23.4 26.6 .15.如图 7 甲所示，汽缸开口向右、固定在水平桌面上，汽缸内用活塞(横截面积为 S)封闭了一
27、定质量的理想气体，活塞与汽缸壁之间的摩擦忽略不计.轻绳跨过光滑定滑轮将活塞和地面上的重物(质量为 m)连接.开始时汽缸内外压强相同，均为大气压强 p0(mgp 0S)，轻绳恰好处于伸直状态，汽缸内气体的温度为 T0，体积为 V.现使汽缸内气体的温度缓慢降低，最终使得气体体积减半，求：图 7(1)重物刚离开地面时汽缸内气体的温度 T1；(2)气体体积减半时的温度 T2；(3)在如图乙所示的坐标系中画出气体状态变化的整个过程并标注相关点的坐标值.答案 (1)(1 )T0 (2) (1 )T0 (3)见解析图mgSp0 12 mgSp0解析 (1)p 1p 0，p 2p 0mgS从开始至重物刚离开地面，气体发生等容变化， ，解得：T 1(1 )T0p1T0 p2T1 mgSp0(2)从重物刚离开地面至气体体积减半，气体发生等压变化： ，解得：T 2 (1 )T0VT1 V2T2 12 mgSp0(3)如图所示
