【高考领航】高考物理总复习 112 固体、液体与气体课件 新人教选修33

联立④⑤式得 k＝67⑥ 吸热．因为抽气过程中剩余气体温度不变，故内能不变，而剩
余气体膨胀对外做功，所以根据热力学第一定律可知剩余气体要吸
热．
【答案】
7 (1)6p0
(2)见解析
类型三 气体实验定律与热力学定律的综合应用
一定质量的理想气体由状态 A 经状态 B 变为状态 C，其 中 A→B 过程为等压变化，B→C 过程为等容变化．已知 VA＝0.3 m3， TA＝TC＝300 K、TB＝400 K.
【解析】 (1)设升温后气体的压强为 p1，由查理定律得 Tp00＝Tp11① 代入数据得 p1＝76p0② (2)抽气过程可等效为等温膨胀过程，设膨胀后气体的总体积为 V，由玻意耳定律得 p1V0＝p0V③ 联立②③式得 V＝76V0④
设剩余气体的质量与原来总质量的比值为 k，由题意得
k＝VV0⑤
图线 特点
图A：在p－V图 中是双曲线，由
图A：在p－t图中是
＝C知：T越大， pV值越大，所以 远离原点的等温
通过t轴上－ 273.15℃的直线．由 于在同一温度(如0
线温度越高，即 ℃)下同一气体的压
强大时，体积小，
T2＞T1. 图B：在p－图中
是通过原点的直
所以V1＞V2. 图B：在p－T图中是
类型二 气体实验定律的应用 (2010 年山东高考)一太阳能空气集热器，底面及侧面为隔
热材料，顶面为透明玻璃板，集热器容积为 V0，开始时内部封闭气 体的压强为 p0.经过太阳曝晒，气体温度由 T0＝300 K 升至 T1＝350 K.
(1)求此时气体的压强． (2)保持 T1＝350 K 不变，缓慢抽出部分气体，使气体压强再变 回到 p0.求集热器内剩余气体的质量与原来总质量的比值．判断在抽 气过程中剩余气体是吸热还是放热，并简述原因． 【思路点拨】 分清初末状态的参量，根据等容过程、等温过 程分别列方程；由热力学第一定律 ΔU＝W＋Q 判断剩余气体是吸热 还是放热，注意理想气体的内能只与温度有关．
(4)计算方法 ①系统处于平衡状态下的气体压强计算方法 a．液体封闭的气体压强的确定 平衡法：选与气体接触的液柱为研究对象进行受力分析，利用 它的受力平衡，求出气体的压强． 取等压面法：根据同种液体在同一水平液面处压强相等，在连 通器内灵活选取等压面，由两侧压强相等建立方程求出压强． 液体内部深度为 h 处的总压强为 p＝p0＋ρgh. b．固体(活塞或汽缸)封闭的气体压强的确定
b．相对湿度：空气的绝对湿度与同一温度下水的饱和汽压之比． c．相对湿度公式 相对湿度＝同水温蒸度气水的的实饱际和压汽强压B＝pps×100%. 【特别提醒】 (1)只要是具有各向异性的固体必定是单晶体． (2)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化． (3)液体沸腾的条件是饱和汽压和外部压强相等．
由于该固体必定受到被封闭气体的压力，所以可通过对该固体 进行受力分析，由平衡条件建立方程来找出气体压强与其他各力的 关系．
②加速运动系统中封闭气体压强的计算方法：一般选与气体接 触的液柱或活塞为研究对象，进行受力分析，利用牛顿第二定律列 方程求解．
【特别提醒】 (1)气体压强与大气压强不同，大气压强由重力 而产生，随高度增大而减小，气体压强由大量气体分子频繁碰撞器 壁而产生，大小不随高度而变化．
三、三个实验定律与理想气体状态方程
1．三个实验定律比较
定律名称 比较项目
玻意耳定律 (等温变化)
查理定律 (等容变化)
盖－吕萨 克定律
(等压变化)
数学 表达式
p1V1＝p2V2 或 pV＝C(常数)
pp12＝TT21或Tp11 ＝Tp22或Tp＝
C(常数)
VV12＝TT12或 VT11＝VT22或VT ＝C(常数)
典型物质 石英、云母、食盐、硫酸铜 玻璃、蜂蜡、松香
由以上表格内容可知：
(1)同一种物质在不同的条件下可能是晶体也可能是非晶体．
(2)晶体中的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．
(1)液体的微观结构
(2)液体的表面张力 ①作用：液面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．
(2)求解液体内部深度为 h 处的总压强时，不要忘记液面上方气 体的压强．
(3)封闭气体对器壁的压强处处相等．
•1、纪律是集体的面貌，集体的声音，集体的动作，集体的表情，集体的信念。 •2、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。 •3、反思自我时展示了勇气，自我反思是一切思想的源泉。 •4、在教师手里操着幼年人的命运，便操着民族和人类的命运。一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。 •5、诚实比一切智谋更好，而且它是智谋的基本条件。 •6、做老师的只要有一次向学生撒谎撒漏了底，就可能使他的全部教育成果从此为之失败。2022年1月2022/1/172022/1/172022/1/171/17/2022 •7、凡为教者必期于达到不须教。对人以诚信，人不欺我;对事以诚信，事无不成。2022/1/172022/1/17January 17, 2022 •8、教育者，非为已往，非为现在，而专为将来。2022/1/172022/1/172022/1/172022/1/17
【思路点拨】 解答本题应注意以下三个方面： (1)气球内气体的压强与大气压强的区别． (2)温度不变时，一定质量的气体，压强与体积的关系． (3)气体压强的计算方法．
【解析】 (1)气球充气后膨胀，内部气体的压强应等于大气压 强加上气球收缩产生的压强，A 对；气球内部气体的压强是大量气 体分子做无规则运动发生频繁的碰撞产生的，B、C 错，D 对．
类型一 气体压强的产生和计算
一位质量为 60 kg 的同学为了表演 “轻功”，他用打气筒给 4 只相同的气球充以 相等质量的空气(可视为理想气体)，然后将这 4 只气球以相同的方式放在水平放置的木板上，在气球的上方放置一 轻质塑料板，如图所示．
(1)关于气球内气体的压强，下列说法正确的是( ) A．大于大气压强 B．是由于气体重力而产生的 C．是由于气体分子之间的斥力而产生的 D．是由于大量气体分子的碰撞而产生的 (2)在这位同学慢慢站上轻质塑料板中间位置的过程中，球内气 体温度可视为不变，下列说法正确的是( ) A．球内气体体积变大 B．球内气体体积变小 C．球内气体内能变大 D．球内气体内能不变
(3)为了估算气球内气体的压强，这位同学 在气球的外表面涂上颜料，在轻质塑料板面向 气球一侧表面贴上间距为 2.0 cm 的方格纸．表 演结束后，留下气球与方格纸接触部分的“印 迹”，如图所示．若表演时大气压强为 1.013×105 Pa，取 g＝10 m/s2， 则气球内气体的压强为________Pa.(取四位有效数字)
p2.
说明：(1)在应用气体图象分析问题时，一定要看清纵、横坐标 所代表的物理量，同时要注意横坐标表示的是摄氏温度还是热力学 温度．
(2)查理定律的理论：Δp＝Tp11ΔT；盖－吕萨克定律的推论：ΔV＝ VT11ΔT，利用这两个推论解决相关问题，往往非常方便．
2．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)该同学站上塑料板后，因温度视为不变，而压强变大，故气 体体积变小，内能不变，所以 A、C 错，B、D 对．
(3)每小方格的面积 S0＝4 cm2，每个印迹约占有 93 个方格．故 4 个气球与方格纸总的接触面积
S＝4×93×4×10－4 m2＝0.148 8 m2 气球内气体的压强主要是由大气压和该同学的重力产生的． 故 p＝p0＋mSg＝1.013×105 Pa＋60.01×48180 Pa ＝1.053×105 Pa. 【答案】 (1)AD (2)BD (3)1.053×105
3．饱和汽 湿度 ( 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 a．绝对湿度：空气中所含水蒸气的压强．
第2单元 固体、液体与气体
一、物态和物态变化
1．晶体与非晶体
分类 比较
晶体
非晶体
单晶体
多晶体
外形
规则
不规则
熔点
确定
不确定
物理性质 各向异性
各向同性
有规则，但多晶体每个晶体间的 原子排列
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
二、气体和气体分子运动的特点 1．三性
2．气体的压强 (1)产生的原因：由于大量分子无规则地运动而碰撞器壁，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 ①宏观上：决定于气体的温度和体积． ②微观上：决定于分子的平均动能和分子的密度． (3)常用单位：帕斯卡(Pa)：1 Pa＝1 N/m2 1 atm＝760 mmHg＝1.013×105 Pa
通过原点的直线，
线．由pV＝CT 得：p＝(CT)·， 斜率大，T大，
T2＞T1.
由pV＝CT得p＝·T ，可见体积V大时斜 率小，所以V1＞V2.
图A：在Vt图中是 通过t轴上－273.15 ℃的直线．由于在 同一温度(如0 ℃) 下同一气体的体积 大时，压强小，所
以p1＞p2. 图B：在VT图中是 通过原点的直线， 由pV＝CT得V＝·T ，可见压强p大时 斜率小，所以p1＞
(1)求气体在状态 B 时的体积； (2)说明 B→C 过程压强变化的微观原因； (3)设 A→B 过程气体吸收热量为 Q1，B→C 过程气体放出热量为 Q2，比较 Q1、Q2 的大小并说明原因． 【思路点拨】 确定好初末状态参量，选择合适的实验定律列 方程；根据气体内能的变化及做功的情况确定吸放热的多少．
【解析】 (1)设气体在状态 B 时的体积为 VB，由盖－吕萨克定 律得：VTAA＝VTBB
代入数据得：VB＝0.4 m3. (2)微观原因：气体体积不变，分子密集程度不变，温度降低， 气体分子平均动能减小 ，导致气体压强减小． (3)因为 TA＝TB，故 A→B 增加的内能与 B→C 减小的内能相同， 而 A→B 过程气体对外做正功，B→C 过程气体对外不做功，由热力 学第一定律可知 Q1 大于 Q2. 【答案】 (1)0.4 m3 (2)见解析 (3)Q1 大于 Q2 原因见解析
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．
(2)状态方程：pT1V1 1＝pT2V2 2或pTV＝C (3)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． 【特别提醒】 (1)气体实验定律可看成理想气体状态方程的特 例． (2)一般情况下，压强参量从受力角度分析，而体积参量要从几 何角度分析，温度参量要注意温标的选取．