物理选修3-3固体-液体和气体

第2讲固体液体和气体

知识一固体和液体

1．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

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

(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．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．

(1)只有单晶体和液晶具有各向异性的特性，多晶体和非晶体都是各向同性．

(2)液体表面张力是液体表面分子作用力的表现．液体表面分子间的作用力表现为引力．

(3)浸润与不浸润也是表面张力的表现．

知识二饱和汽、饱和汽压和湿度

1．饱和汽与饱和汽压

(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．

2．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：某温度时空气中水蒸气的压强与同一温度时饱和水汽压的百分比，即：B＝p

p s×100 %.

知识三气体分子动理论和气体压强

1．气体分子之间的距离大约是分子直径的10倍，气体分子之间的作用力十分微弱，可以忽略不计．

2．气体分子的速率分布，表现出“中间多，两头少”的统计分布规律．

3．气体分子向各个方向运动的机会均等．

4．温度一定时，某种气体分子的速率分布是确定的，速率的平均值也是确定的，温度升高，气体分子的平均速率增大．

5．气体压强

(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)决定气体压强大小的因素

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数密度．

知识四 气体实验定律和理想气体状态方程

1．气体的三个实验定律 (1)等温变化——玻意耳定律

①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． ②公式：p 1V 1＝p 2V 2或pV ＝C (常量)． (2)等容变化——查理定律

①内容：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．

②公式：p 1p 2＝T 1T 2或p

T

＝C (常数)．

(3)等压变化——盖—吕萨克定律

①内容：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．

②公式：V 1V 2＝T 1T 2或V

T

＝C (常数)．

2．理想气体及其状态方程 (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．

(2)状态方程：p 1V 1T 1＝p 2V 2T 2或pV

T

＝C (常数).

考点一 气体实验定律及状态方程的应用

应用气体定律或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．

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(2013·重庆高考)汽车未装载货物时，某个轮胎内气体的体积为V0，压强为p0；装载货物后，该轮胎内气体的压强增强了Δp.若轮胎内气体视为理想气体，其质量、温度在装载货物前后均不变，求装载货物前后此轮胎内气体体积的变化量．

【解析】对轮胎内的气体：

初状态p1＝p0，V1＝V0

末状态p2＝p0＋Δp，V2＝ΔV＋V0

由玻意耳定律得p1V1＝p2V2

解得：ΔV＝－ΔpV0

Δp＋p0

【答案】ΔV＝－ΔpV0

Δp＋p0

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图11－2－1

(2013·新课标全国卷Ⅰ)如图11－2－1，两个侧壁绝热、顶部和底部都导热的相同气缸直立放置，气缸底部和顶部均有细管连通，顶部的细管带有阀门K.两气缸的容积均为V 0，气缸中各有一个绝热活塞(质量不同，厚度可忽略)．开始时K 关闭，两活塞下方和右活塞上方充有

气体(可视为理想气体)，压强分别为p 0和p 0

3

；左活塞在气缸正中间，其上方为真空；右活塞上

方气体体积为V 0

4

.现使气缸底与一恒温热源接触，平衡后左活塞升至气缸顶部，且与顶部刚好

没有接触；然后打开K ，经过一段时间，重新达到平衡．已知外界温度为T 0，不计活塞与气缸壁间的摩擦．求：

(1)恒温热源的温度T ；

(2)重新达到平衡后左气缸中活塞上方气体的体积V x . 【解析】

(1)与恒温热源接触后，在K 未打开时，右活塞不动，两活塞下方的气体经历等压过程，由盖—吕萨克定律得

T T 0＝7V 0/45V 0/4① 由此得

T ＝7

5

T 0②