(江苏专用)2020版高考物理新增分大一轮复习第十二章热学第2讲固体、液体和气体讲义(含解析).docx
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1、1第 2 讲 固体、液体和气体一、固体晶体与非晶体的比较晶体 分类比较 单晶体 多晶体非晶体外形 规则 不规则 不规则熔点 确定 确定 不确定物理性质 各向异性 各向同性 各向同性转化 晶体和非晶体在一定条件下可以转化典型物质 石英、云母、明矾、食盐玻璃、橡胶二、液体和液晶1.液体的表面张力(1)作用:液体的表面张力使液面具有收缩的趋势.(2)方向:表面张力跟液面相切,跟这部分液面的分界线垂直.2.液晶的物理性质(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)下列说法正确的是( )A.单晶体有
2、固定的熔点,多晶体没有固定的熔点B.单晶体中原子(或分子、离子)的排列具有空间周期性C.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D.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 BD解析 单晶体和多晶体都有固定的熔点,非晶体熔点不固定,A 错误.单晶体中原子(或分子、离子)的排列是规则的,具有空间周期性,表现为各向异性,B 正确.通常金属显示各向同性,是多晶体,C 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,D 正确.三、饱和汽、饱和汽压和相对湿度21.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
3、和汽压(1)定义:饱和汽所具有的压强.(2)特点:液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)(2017南京市、盐城市一模)在潮湿天气里,若空气的相对湿度为 98%,洗过的衣服不容易晾干,这时( )A.没有水分子从湿衣服中飞出B.有水分子从湿衣服中飞出,也有水分子回到湿衣服中C.空气中水蒸气的实际压强略小于同温度水的饱和汽压D.空气中水蒸气的实际压强比同温度水的饱和汽压小很多答案 BC四、气体1.气体分
4、子运动的特点(1)气体分子间距很大,分子力可以忽略,因此分子间除碰撞外不受其他力的作用,故气体能充满它能达到的整个空间.(2)分子做无规则的运动,速率有大有小,且时刻变化,大量分子的速率按“中间多,两头少”的规律分布.(3)温度升高时,速率小的分子数减少,速率大的分子数增多,分子的平均速率将增大,但速率分布规律不变.2.气体压强(1)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.3.气体实验定律3玻意耳定律 查理定律 盖吕萨克定律内
5、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p1V1 p2V2 或p1T1 p2T2p1p2 T1T2 或V1T1 V2T2V1V2 T1T2图象4.理想气体的状态方程(1)理想气体宏观上讲,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.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.(2)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 p2V
6、2T2 pVT气体实验定律可看做一定质量理想气体状态方程的特例.5.气体实验定律的微观解释(1)等温变化一定质量的某种理想气体,温度保持不变时,分子的平均动能不变.在这种情况下,体积减小时,分子的密集程度增大,气体的压强增大.(2)等容变化一定质量的某种理想气体,体积保持不变时,分子的密集程度保持不变.在这种情况下,温度升高时,分子的平均动能增大,气体的压强增大.(3)等压变化一定质量的某种理想气体,温度升高时,分子的平均动能增大.只有气体的体积同时增大,使分子的密集程度减小,才能保持压强不变.自测 3 某同学利用 DIS 实验系统研究一定量理想气体的状态变化,实验后计算机屏幕显示如图 1 所
7、示的 p t 图象.已知在状态 B 时气体的体积为 VB3L,问:4图 1(1)气体由 A B, B C 各做什么变化?(2)气体在状态 C 的体积是多少?答案 (1) A B 做等容变化 B C 做等温变化(2)2L解析 (1) A B 做等容变化, B C 做等温变化(2)pB1.0atm, VB3L, pC1.5atm根据玻意耳定律,有 pBVB pCVC解得 VC2L命题点一 晶体与非晶体对晶体与非晶体的认识(1)不能仅凭有无规则的外形判定某些物质是晶体还是非晶体.(2)晶体中的单晶体具有各向异性,但并不是在各种物理性质上都表现出各向异性.例如,铜的机械强度在各方向上存在差异,而其导热
8、性和导电性则表现为各向同性.(3)非晶体不稳定,经过适当时间后,会向晶体转变;而有些晶体在一定条件下也可以转化为非晶体.(4)同种物质也可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现,也就是说,物质是晶体还是非晶体,并不是绝对的.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,内能也保持不变答案 BCD变式 1 (
9、多选)(2018江苏一模)2017 年 5 月,中国首次海域天然气水合物(可燃冰)试采成功.可燃冰是一种晶体,它是天然气的固体状态(因海底高压),学名天然气水化合物,其化学式为 CH48H2O.研究表明 1m3的可燃冰可转化为 164m3的天然气(CH 4)和 0.8m3的水(已转5化为标准状态),下列关于晶体和非晶体的说法中正确的是( )A.晶体有确定的熔点,非晶体没有确定的熔点B.晶体都有确定的几何形状,非晶体没有确定的几何形状C.制作晶体管、集成电路多用多晶体D.云母片导热性能各向异性,说明云母片是晶体答案 AD解析 晶体有确定的熔点,非晶体没有确定的熔点,故 A 正确;单晶体具有规则的
10、几何形状,而多晶体和非晶体没有规则的几何形状,故 B 错误;制作晶体管、集成电路多用单晶体,故C 错误;多晶体与非晶体具有各向同性,单晶体具有各向异性,云母片导热性能各向异性,说明云母片是晶体,故 D 正确.命题点二 液体表面张力液体表面张力(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)表现特性: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.
11、例 2 (多选)把一条细棉线的两端系在铁丝环上,棉线处于松驰状态.将铁丝环浸入肥皂液里,拿出来时环上留下一层肥皂液的薄膜,这时薄膜上的棉线仍是松驰的,如图 2 所示,用烧热的针刺破某侧的薄膜,观察到棉线的形状,图中所标的箭头方向合理的是( )图 2答案 AD变式 2 (2018南通市、泰州市一模)下列现象与液体表面张力无关的是( )A.透过布制的伞面可以看见纱线缝隙,而伞面不漏雨水B.在绕地球飞行的宇宙飞船中,自由飘浮的水滴呈球形C.把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔,它的尖端会变钝D.把两块纯净的铅压紧,它们会“粘”在一起难以分开6答案 D命题点三 饱和汽压与湿度与液体处于动态平衡的蒸汽叫饱和汽,
12、在一定温度下饱和汽的分子数密度是一定的,所以饱和汽的压强也是一定的,这个压强叫做这种液体的饱和汽压.由此可见饱和汽压与温度有关,随温度升高蒸汽分子数密度增加,如图 3 所示,饱和汽压与饱和汽的体积无关.图 3例 3 (2018江苏单科12A(1)如图 4 所示,一支温度计的玻璃泡外包着纱布,纱布的下端浸在水中.纱布中的水在蒸发时带走热量,使温度计示数低于周围空气温度.空气温度不变,若一段时间后发现该温度计示数减小,则( )图 4A.空气的相对湿度减小B.空气中水蒸气的压强增大C.空气中水的饱和汽压减小D.空气中水的饱和汽压增大答案 A解析 温度计示数减小说明水在蒸发,是因为空气中的相对湿度减小
13、了,故 A 正确;水的饱和汽压与温度有关,温度不变,水的饱和汽压不变,空气的相对湿度减小,所以空气中水蒸气的压强减小,故 B、C、D 错误.变式 3 (2018南通市等七市三模)1912 年,英国物理学家威尔逊发明了观察带电粒子运动径迹的云室,结构如图 5 所示,在一个圆筒状容器中加入少量酒精,使云室内充满酒精的饱和蒸汽.迅速向下拉动活塞,室内气体温度(选填“升高” “不变”或“降低”),酒精的饱和汽压(选填“升高” “不变”或“降低”).7图 5答案 降低 降低8命题点四 气体实验定律1.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
14、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.2.两个推论查理定律的推论: p T;盖吕萨克定律的推论: V T,利用这两个推论解决p1T1 V1T1相关问题往往非常方便.例 4 (2018南通市、泰州市一模)如图 6 所示是某气压式柱形保温瓶的结构示意图,活塞只在受到压力时才向下移动.倒入热水后,活塞 a 的下表面与液面相距 h.两者间密闭有一定质量的气体,密闭气体的压强等于外界大气压强 p0,密闭气体温度为 T1.图 6(1)经过一段时间温度降至 T2,此时瓶内气体的压强多大?(2)当温度降至 T2时,要把瓶中的水压出瓶外,活塞 a 至少应
15、下降多少距离?(设压活塞过程中气体温度不变)答案 (1) (2) hT2p0T1 (1 T2T1)解析 (1)由查理定律有 ,解得 p2 .p0T1 p2T2 T2p0T1(2)设活塞的横截面积为 S,下降的距离为 x,由玻意耳定律有 p2hS p0(h x)S,解得 xh.(1T2T1)变式 4 (2018扬州市一模)如图 7 所示,开口向上、内壁光滑的汽缸竖直放置,开始时质量不计的活塞停在卡口处,气体温度为 27,压强为 0.9105Pa,体积为 1103 m3,现缓慢加热缸内气体,试通过计算判断当气体温度为 67时活塞是否离开卡口.(已知外界大气压强 p0110 5Pa)9图 7答案 见
16、解析解析 活塞刚好离开卡口时,压强为: p2 p0,气体发生等容变化,根据查理定律,得: ,p1T1 p2T2代入数据得: T2333 K,因为 67 340 K333 K,故活塞已经离开卡口.变式 5 (2018南师附中 5 月模拟)某柴油机的汽缸容积为 0.83103 m3,压缩前其中空气的温度为 47、压强为 0.8105Pa.在压缩过程中,活塞把空气压缩到原体积的 ,压强117增大到 4106Pa.若把汽缸中的空气看做理想气体,试估算这时空气的温度.答案 668解析 空气初状态的状态参量为 p10.810 5Pa, V10.8310 3 m3, T1320K;空气末状态的状态参量为:
17、p2410 6Pa, V2 V1, T2为未知量,据理想气体状态方程 117 p1V1T1有 T2 941K,故 t2 T2273K668.p2V2T2 p2V2T1p1V1命题点五 气体状态变化的图象问题1.三个实验定律的对比过程类别图线特点 举例p VpV CT(其中 C 为恒量),即 pV 之积越大的等温线温度越高,线离原点越远等温过程p1Vp CT ,斜率 k CT,即1V斜率越大,温度越高10等容过程p Tp T,斜率 k ,即斜CV CV率越大,体积越小等压过程V TV T,斜率 k ,即斜Cp Cp率越大,压强越小2.气体状态变化的图象问题分析(1)解气体状态变化的图象问题,应当
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