专题二气体固体液体

1专题二气体、固体与液体2011-12-16【基础回顾】一、理想气体及三个实验定律（一）、理想气体把在任何温度、任何压强下都遵从的气体称为理想气体．在压强不太高、温度不太低时，实际气体可以看做理想气体．（二）、气体的状态参量通常用压强、体积、温度描述一定质量的某种理想气体的状态，这三个物理量称为气体的状态参量．1．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．作用在单位面积上的压力叫做气体的压强．(2)决定压强大小的因素从宏观来看，一定质量的气体其压强与气体的和有关．从微观角度说，决定气体压强大小的因素是分子的密集程度及气体分子的．(3)常用单位及换算关系国际单位：帕斯卡，符号：Pa,1Pa＝1N/m2常用单位：标准大气压(atm)；厘米汞柱(cmHg)换算关系：1atm＝cmHg＝Pa≈1.0×105Pa≈10m水柱产生的压强2．气体的温度(1)物理意义：宏观上温度表示物体的冷热程度，微观上温度是分子平均动能的标志．(2)国际单位：开尔文，简称开，符号：K(3)热力学温度与摄氏温度的关系：T＝t＋273.15K3．气体的体积气体体积为气体分子所能达到的空间的体积，即气体所充满容器的容积．国际单位：立方米，符号：m3常用单位：升(L)、毫升(mL)换算关系：1m3＝103L,1L＝103mL（三）、三个实验定律1．玻意耳定律(1)数学表达式：或p1V1＝p2V2或pV＝C(常数)(2)微观解释：一定质量的理想气体，分子的总数是一定的，在温度保持不变时，分子的平均动能保持不变，气体的体积减小到原来的几分之一，气体的密度就增大到原来的几倍，因此压强就增大到原来的几倍，反之亦然，所以气体的压强与体积成反比．2．查理定律(1)数学表达式：(常数)(2)微观解释：一定质量的理想气体，说明气体总分子数N不变；气体体积V不变，则单位体积内的分子数不变；当气体温度升高时，说明分子的平均动能增大，则单位时间内跟器壁单位面积上碰撞的分子数增多，且每次碰撞器壁产生的平均冲力增大，因此气体压强p将增大．3．盖一吕萨克定律2(1)数学表达式：(常数)(2)微观解释一定质量的理想气体，当温度升高时，气体分子的平均动能增大；要保持压强不变，必须减小单位体积内的分子个数，即增大气体的体积．4、气体实验定律图象定律变化过程一定质量气体的两条图线图线特点玻意耳定律等温变化等温变化在p－V图象中是双曲线，由PV/T＝常数，知T越大，pV值就越大，远离原点的等温线对应的温度就高，即T1T2.等温变化在p－1/V图象中是通过原点的直线，由p＝即图线,即图线的斜率与温度成正比，斜率越大则温度越高，所以T2＞T1.查理定律等容变化等容变化在p－t图象中是通过t轴上－273.15℃的直线．在同一温度下，同一气体压强越大，气体的体积就越小，所以V1V2.等容变化在p－T图象中是通过原点的直线，由p＝可知，体积大时图线斜率小，所以V1V2.盖吕萨克定律等压变化等压变化在V－t图象中是通过t轴上－273.15℃的直线．温度不变时，同一气体体积越大，气体的压强就越小，所以p1p2.等压变化在V－T图象中是通过原点的直线，由V＝，可知，压强大时斜率小，所以p1p2.练1.(2010·河北保定二模)如图1－2－1所示，该装置可以作为火灾报警器使用：U形试管竖直放置，左端封闭、右端开口，装入一小段水银柱封闭一定质量的气体，试管壁是导热的，外界大气压恒定．如果蜂鸣器发出响声，下列说法正确的是()A．封闭气体的温度升高，气体分子的热运动变得剧烈，撞击器壁时对器壁的作用力增大，从而气体的压强一定增大B．封闭气体的体积变大，单位体积的分子数减少，从而气体的压强一定减小C．封闭气体的密度变小，单位时间内打到器壁单位面积上的分子数减少，分子动能增加，气体的压强可能不变D．封闭气体的内能增加，气体对外界做功，气体向外界释放了热量3练2．(1)气体膨胀对外做100J的功，同时从外界吸收120J的热量，则这个过程气体的内能________(填“增加”或“减少”)________J．在任何自然过程中，一个孤立系统的熵是________(填“增加”“减小”或“不变”)的．(2)如图1－2－2所示，一定质量的理想气体，由状态A沿直线AB变化到状态B.在此过程中，气体分子平均速率的变化情况是________．(3)密闭容器内充满100℃的水的饱和汽．此时容器内压强为1标准大气压，若保持温度不变，使其体积变为原来的一半，此时容器内水蒸气的压强等于________标准大气压．练3．如图1－2－3所示，教室内用截面积为0.2m2的绝热活塞，将一定质量的理想气体封闭在圆柱形气缸内，活塞与气缸之间无摩擦．a状态是气缸放在冰水混合物中气体达到的平衡状态，活塞离气缸底部的高度为0.6m；b状态是气缸从容器中移出后达到的平衡状态，活塞离气缸底部的高度为0.65m．设室内大气压强始终保持1.0×105Pa，忽略活塞质量．(1)求教室内的温度；(2)若气体从状态a变化到状态b的过程中，内能增加了560J，求此过程中气体吸收的热量二、理想气体的状态方程1．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理想气的状态方程4.图1－2－4为一定质量的某种气体的等温线，设B点温度为300K，求E点温度．若由B点沿直线BF变化到F点，则F点的温度多高？三、固体和液体（一）、晶体和非晶体1．晶体与非晶体(1)物理性质：有些晶体在物理性质上表现为，非晶体的物理性质表现为．(2)熔点：晶体的熔化温度，非晶体一定的熔化温度．2．单晶体与多晶体(1)单晶体整个物体就是一个晶体，具有天然的的几何形状，物理性质表现为各向异性；而多晶体是由许许多多的细小的晶体(单晶体)集合而成，没有天然的规则的几何形状，物理性质表现为各向同性．(2)熔点：单晶体和多晶体都有一定的熔化温度．43．晶体的微观结构(1)晶体的微观结构特点：组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地在空间排列．(2)用晶体的微观结构解释晶体的特点．晶体有天然的规则几何形状是由于内部微粒地排列．晶体表现为各向异性是由于从内部任何一点出发，在不同方向上相等距离内微粒数．晶体的多型性是由于组成晶体的微粒不同的形成的．（二）、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．3．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．（三）、液晶1．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)在某个方向上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．2．应用(1)利用液晶上加电压时，旋光特性消失，实现显示功能，如电子手表、计算器、微电脑等．(2)利用温度改变时，液晶颜色会发生改变的性质来测温度（四）、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：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．湿度(1)定义：空气的干湿程度．(2)描述湿度的物理量①绝对湿度：空气中所含水蒸气的压强．②相对湿度：空气的绝对湿度与同一温度下水的饱和汽压的百分比．4、晶体和非晶体的比较分类比较晶体非晶体单晶体多晶体外形规则不规则不规则熔点确定不确定物理性质各向异性各向同性原子排列有规则但多晶体每个晶体间的排列无规则无规则形成与转化有的物质在不同条件下能够形成不同的形态．同一物质可能以晶体和非晶体两种不同的形态出现，有些非晶体，在一定条件下也可转化为晶体典型物质石英、云母、食盐、硫酸铜玻璃、蜂蜡、松香55．关于液晶，下列说法中正确的是()A．液晶是一种晶体B．液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性C．液晶的光学性质随温度的变化而变化D．液晶的光学性质不随温度的变化而变化6．在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡，由烧热的针接触其上一点，蜡熔化的范围如图1－2－5甲乙丙所示，而甲、乙、丙三种液体在熔解过程中温度随加热时间变化的关系如图丁所示()A．甲、乙为非晶体，丙是晶体B．甲、丙为晶体，乙是非晶体C．甲、丙为非晶体，丙是晶体D．甲为多晶体，乙为非晶体，丙为单晶体7.(1)小强新买了一台照相机，拍到如图1－2－6所示照片，他看到的小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中，他认为是靠水的浮力作用，同班的小明则认为小强的说法不对．事实上小昆虫受到的支持力是由______________________________提供的．小强将照相机带入房间时，发现镜头上蒙上了一层雾，说明室内水蒸气的压强相对室外温度，超过了其对应的________，此时室内湿度相对室外的温度________100%.(2)若把体积为V的油滴滴在平静的水面上，扩展成面积为S的单分子油膜，则该油滴的分子直径约为________．已知阿伏加德罗常数为NA，油的摩尔质量为M，则一个油分子的质量为________．【典型例题】【例1】如图1－2－7所示，气缸放置在水平台上，活塞质量为5kg，面积为25cm2，厚度不计，气缸全长25cm，大气压强为1×105Pa，当温度为27℃时，活塞封闭的气柱长10cm，若保持气体温度不变，将气缸缓慢竖起倒置．g取10m/s2.(1)气缸倒置过程中，下列说法正确的是()A．单位时间内气缸单位面积上气体分子撞击次数增多B．单位时间内气缸单位面积上气体分子撞击次数减少C．吸收热量，对外做功D．外界气体对缸内气体做功，放出热量(2)求气缸倒置后气柱长度；(3)气缸倒置后，温度升至多高时，活塞刚好接触平台(活塞摩擦不计)?1－1如图1－2－8所示为一简易火灾报警装置，其原理是：竖直放置的试管中装有水银，当温度升高时，水银柱上升，使电路导通，蜂鸣器发出报警的响声.27℃时，被封闭的理想气体气柱长L1为20cm.水银上表面与导线下端的距离L2为5cm.(1)当温度达到多少℃时，报警器会报警？(2)如果大气压降低，试分析说明该报警器的报警温度会受到怎样的影响？61－2如图1－2－9所示，某水银气压计的玻璃管顶端高出水银槽液面1m，玻璃管的横截面积为S＝1cm2，因上部混入少量空气，使其读数不准．当气温为27℃，标准气压计读数为76厘米汞柱时，该气压计读数为70厘米汞柱．取阿伏加德罗常数为6.0×1023个/mol，1标准大气压＝76cmHg.(保留2位有效数字)求(1)玻璃管上部混入空气的分子数大约有多少？(2)在相同气温下，若用该气压计测量气压，测得读数为68厘米汞柱，则实际气压应为多少厘米汞柱？(3)若气温27℃到－3℃，混入的空气放出热量10J，因混入的空气体积变大对外做功3J，则其内能变化了多少？【例2】(1)已知某物质摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏加德罗常数为NA，则该物质的分子质量为________，单位体积的分子数为________．(2)如图1－2－10所示是一定质量的气体从状态A经状态B到状态C的p－T图象，已知气体在状态B时的体积是4L，求气体在状态A的体积和状态C的体积分别是多大？2－1(1)蒸汽机、内燃机等热机以及电冰箱工作时都利用了气体状态变化来实现能量的转移和转化，我们把这些气体称为工质．某热机经过一个循环后，工质从高温热源吸热Q1，对外做功W，又对低温热源放热Q2，工质完全回复初始状态，内能没有变化．根据热力学第一定律，在工质的一个循环中，Q1、Q2、W三者之间满足的关系是_______．热机的效率η＝W/Q1不可能达到100%，从能量转换的角度，说明________能不能完全转化为________能．(2)如图1－2－11表示一定质量的某气体在不同温度下的两条等温