高中物理第九章固体液体和物态变化本章优化总结学案新人教版选修

本章优化总结
单晶体、多晶体和非晶体
单晶体、多晶体和非晶体的区别及微观解释
单晶体多晶体非晶体外形有规则的几何形状没有规则的几何形状没有规则的几何形状物理性质各向异性各向同性各向同性熔点有确定的熔点有确定的熔点无确定的熔点
微观解释内部物质微粒的排列有
一定规律，在不同方向
上的微粒排列及物质结
构情况不一样
内部物质微粒的排列没
有一定规律，在不同方
向上的微粒排列及物质
结构情况基本相同
内部物质微粒的排列没
有一定规律，在不同方
向上的微粒排列及物质
结构情况基本相同
典型物质盐、味精、雪花金属、岩石玻璃、橡胶、沥青(多选)对下列几种固体物质的认识，正确的有( )
A．食盐熔化过程中，温度保持不变，说明食盐是晶体
B．烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体C．天然石英表现为各向异性，是由于该物质的微粒在空间的排列不规则
D．石墨和金刚石的物理性质不同，是由于组成它们的物质微粒排列结构不同
[解析] 晶体在熔化过程中温度保持不变，食盐具有这样的特点，则说明食盐是晶体，选项A正确；蜂蜡的导热特点是各向同性的非晶体，烧热的针尖使蜂蜡熔化后呈椭圆形，说明云母片的导热特点是各向异性，故云母片是晶体，选项B错误；天然石英表现为各向异性，则该物质微粒在空间的排列是规则的，选项C错误；石墨与金刚石皆由碳原子组成，但它们的物质微粒排列结构是不同的，选项D正确．
[答案] AD
(1)单晶体具有各向异性，但并不是所有的物理性质都具有各向异性．例如，立方体铜晶体的弹性是各向异性的，但它的导热性和导电性却是各向同性的．
(2)同一物质在不同条件下既可以是晶体，也可以是非晶体．例如，天然的水晶是晶体，而熔化以后再凝固的水晶(石英玻璃)却是非晶体．
(3)对于单晶体和多晶体应以外形和物理性质两方面来区分，而对于晶体和非晶体应以熔点是否一定来区分．
1.(多选)关于晶体和非晶体，下列说法中正确的是( )
A．没有规则几何外形的固体一定是非晶体
B．物理性质上表现为各向同性的一定不是晶体
C．晶体熔化有固定的熔点，晶体熔化时分子平均动能不变
D．晶体熔化过程吸收热量，克服分子力做功，晶体内能增加
解析：选CD．多晶体没有规则的几何外形且物理性质表现为各向同性，故A、B选项均错误；晶体熔化过程温度不变，吸收热量克服分子力做功，所以分子平均动能不变而内能增加，故C、D选项正确．
液体微观结构、宏观性质及浸润、毛细现象1．液体的结构更接近于固体，具有一定体积，其有难压缩、易流动、没有一定形状等特点．
2．表面张力是液体表面层各个部分之间相互作用的吸引力．它是由表面层内分子之间的引力产生的，表面张力使液体表面具有收缩的趋势．
3．浸润、不浸润现象和液体、固体都有关系，与附着层的分子分布有关．
4．毛细现象是表面张力、浸润和不浸润共同作用的结果．若液体浸润毛细管管壁，则附着层有扩张的趋势，毛细管中液面上升，反之，下降．
(多选)下列说法正确的是( )
A．把一枚针轻放在水面上，它会浮在水面，这是由于水的表面存在表面张力的缘故
B ．水在涂有油脂的玻璃板上能形成水珠，而在干净的玻璃板上却不能，这是因为油脂使水的表面张力增大的缘故
C ．在围绕地球飞行的宇宙飞船中，自由飘浮的水滴呈球形，这是表面张力作用的结果
D ．在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类和毛细管的材质有关
[解析] 针浮在水面是表面张力作用的结果，A 对；水对油脂表面是不浸润的，所以成水珠状，水对玻璃表面是浸润的，无法形成水珠，B 错；宇宙飞船中的圆形水滴是由于表面张力作用的缘故，C 对；毛细现象中有的液面升高，有的液面降低，这与液体种类和毛细管的材质有关，D 对．
[答案] ACD
2.(多选)下列说法正确的是( )
A ．用焊锡焊接处总是球形是液体表面张力的作用
B ．雨水不能湿润羽毛是液体表面张力的缘故
C ．建筑房屋时，在砌砖的地基上要铺一层油毡或涂过沥青的厚纸，这是为了增加毛细现象使地下水容易上升
D ．不浸润液体在毛细管里会下降
解析：选AD ．A 现象是表面张力使液体表面有收缩趋势，A 正确；B 是不浸润现象，B 错误；C 是阻断毛细现象，防止地下水上升，C 错误；不浸润现象中附着层有收缩趋势，使液体下降，故D 正确．
饱和汽压与湿度
1．液体与饱和汽的平衡是动态平衡．
2．饱和汽压与温度、液体种类有关，而与体积无关．
3．绝对湿度就是空气中所含水蒸气的压强，而相对湿度就是绝对湿度跟同温度水的饱和汽压的百分比．计算时要注意各物理量的单位要统一．
(1)若保持温度不变，慢慢地推进活塞，容器内饱和水蒸气的密度是否发生变化？
(2)若向密闭的容器中注入空气，则水蒸气的饱和汽压是否变化？
(3)如图所示的容器，用活塞封闭着刚好饱和的一些水蒸气，测得水蒸气的压强为p ，体积为V .当保持温度不变，则________．
A ．上提活塞使水蒸气的体积增为2V 时，水蒸气的压强减为12
p
B ．下压活塞使水蒸气的体积减为12V 时，水蒸气的压强增为2p
C ．下压活塞时，水蒸气的质量减小，水蒸气的密度不变
D ．下压活塞时，水蒸气的质量和密度都变小
[解析] (1)由于温度不变，所以饱和汽压不变，饱和水蒸气的密度也不变．
(2)容器内总的压强增大，但水蒸气的饱和汽压与有无其他气体存在无关，故水蒸气的饱和汽压不变．
(3)容器中的水蒸气刚好饱和，表示容器中已没有水，上提活塞使水蒸气的体积变为2V
时，容器中的水蒸气变为未饱和汽，它遵循玻意耳定律，压强变为12
p .下压活塞使水蒸气的体积减为12
V 时，由于温度不变，饱和汽的密度不变，部分水蒸气会液化成水，水蒸气的压强仍为p ，只是水蒸气的质量减小．
[答案] (1)见解析 (2)见解析 (3)AC
3.白天的气温是30 ℃，空气的相对湿度是60%.天气预报报道夜里的气
温要降到20 ℃，那么，空气中的水蒸气会不会成为饱和汽？为什么？(30 ℃时，空气的饱和汽压为4.24×103 Pa ；20 ℃时，空气的饱和汽压为2.3×103
Pa) 解析：空气中的水蒸气会成为饱和汽．因为B ＝p p s ×100%，所以p ＝Bp s 100%＝60%×4.24×103
100%
Pa ≈2.54×103 Pa>2.3×103
Pa ，即大于20 ℃时的饱和汽压，故夜里会出现饱和汽，即有露珠形成．
答案：见解析
物态变化中的能量问题
1．物态变化中的能量分析与计算
物体在物态变化的过程中，遵守能量守恒定律．晶体熔化为同温度的液体、液体汽化为同温度的气体需要吸收能量，用来增加分子势能；反之，凝固、液化需要放出能量，分子势能减小．
在熔化或凝固时，吸热或放热：Q ＝λm ，λ为熔化热；在汽化或液化时，吸热或放热：Q ＝Lm ，L 为汽化热．
2．物态不变时的能量分析与计算
物体在存在状态不变的情况下，从外界获得能量，物体内能增大，对于固体、液体而言，分子动能和分子势能都增加，主要是分子动能增加，分子势能的增加一般不计，表现为温度升高；对于气体，分子势能的变化一般不计，从外界获得的能量全部用来增加分子的动能，表现为温度升高．物体温度变化时吸热或放热为Q ＝cm Δt ，c 为比热容，Δt 为温度变化．
将500 g 处于熔点的液态铅，倒入1 L 22 ℃的水中，铅在水中凝固，此时水的
温度升高，并有一部分水变成了100 ℃的水蒸气，如果余下的水最后温度是27 ℃，那么变成水蒸气的水的质量是多少？(已知铅的熔点为327 ℃，熔化热为0.247×105
J/kg ，比热容为126 J/(kg·℃)，水的汽化热为2.26×106 J/kg)
[解析] 铅由液态变为固态放出的热量 Q 1＝λm 1＝0.247×105×0.5 J ≈1.24×104 J.
铅由327 ℃降低到27 ℃放出的热量
Q 2＝c 1m 1Δt 1＝126×0.5×(327－27) J ＝1.89×104 J.
设有质量为m 的水变成100 ℃的水蒸气，这些水升温吸收的热量为
Q 3＝c 2m Δt 2＝4.2×103 J/(kg·℃)×m ×(100 ℃－22 ℃)，
这些水汽化吸收的热量为
Q 4＝Lm ＝2.26×106 J/kg ×m ，
余下的水吸收的热量为
Q 5＝c 2m 2Δt 3＝4.2×103×(1－m )×(27－22) J.
因此有Q 1＋Q 2＝Q 3＋Q 4＋Q 5，解得m ≈0.004 kg ＝4 g.
[答案] 4 g
4. 0 ℃的冰和100 ℃的水蒸气混合后．
(1)若冰刚好全部熔化，则冰和水蒸气的质量比是多少？
(2)若得到50 ℃的水，则冰和水蒸气的质量比是多少？(已知水在100 ℃的汽化热是L ＝2.25×106 J/kg ，冰的熔化热是λ＝3.34×105
J/kg)
解析：(1)设冰的质量为m 1，水蒸气的质量为m 2，
则有m 1λ＝m 2L ＋cm 2Δt ， 所以m 1m 2＝L ＋c Δt λ＝2.25×106＋4.2×103×1003.34×105≈8. (2)同(1)可得方程式如下：
m 1λ＋m 1c Δt ′＝m 2L ＋cm 2Δt ′，
即m 1m 2＝L ＋c Δt ′λ＋c Δt ′＝2.25×106＋4.2×103×503.34×105＋4.2×103×50
≈4.5. 答案：(1)8 (2)4.5。