PAGEPAGE13第2講固體、液體和氣體一、固體和液體1．固體(1)固體分為晶體和非晶體兩類．石英、云母、明礬、食鹽、味精、蔗糖等是晶體．玻璃、蜂蠟、松香、瀝青、橡膠等是非晶體．(2)單晶體具有規(guī)則的幾何形態(tài)，多晶體和非晶體沒有規(guī)則的幾何形態(tài)；晶體有確定的熔點，非晶體沒有確定的熔點．(3)有些晶體沿不同方向的導熱或導電性能不同，有些晶體沿不同方向的光學性質不同，這類現(xiàn)象稱為各向異性．非晶體和多晶體在各個方向的物理性質都是一樣的，這叫做各向同性．2．液體(1)液體的表面張力①作用：液體的表面張力使液面具有收縮的趨勢．②方向：表面張力跟液面相切，跟這部分液面的分界線垂直．(2)毛細現(xiàn)象：指浸潤液體在細管中上升的現(xiàn)象，以及不浸潤液體在細管中下降的現(xiàn)象，毛細管越細，毛細現(xiàn)象越明顯．3．液晶(1)具有液體的流淌性．(2)具有晶體的光學各向異性．(3)從某個方向看其分子排列比較整齊，但從另一方向看，分子的排列是雜亂無章的．二、飽和汽、飽和汽壓和相對濕度1．飽和汽與未飽和汽(1)飽和汽：與液體處于動態(tài)平衡的蒸汽．(2)未飽和汽：沒有達到飽和狀態(tài)的蒸汽．2．飽和汽壓(1)定義：飽和汽所具有的壓強．(2)特點：液體的飽和汽壓與溫度有關，溫度越高，飽和汽壓越大，且飽和汽壓與飽和汽的體積無關．3．相對濕度空氣中水蒸氣的壓強與同一溫度時水的飽和汽壓之比．即：相對濕度＝eq\f(水蒸氣的實際壓強,同溫度水的飽和汽壓).自測1(多選)(2024·遼寧大連市其次次模擬)下列說法正確的是()A．液晶顯示器利用液晶的光學各向異性顯示不同顏色B．某種液體的飽和汽壓不肯定比未飽和汽壓大C．氣體溫度上升時，氣體熱運動變得猛烈，氣體的壓強肯定增大D．萘的熔點為80℃，質量相等的80℃的固態(tài)萘和80℃的液態(tài)萘具有不同的分子勢能E．若附著層的液體分子比液體內部的分子分布稀疏，則液體和固體之間表現(xiàn)為浸潤答案ABD解析液晶既具有流淌性，又具有光學各向異性，液晶顯示器利用液晶的光學各向異性顯示不同顏色，A正確；同一溫度下某種液體的飽和汽壓肯定比未飽和汽壓大，題中未說明溫度關系，無法確定汽壓大小關系，B正確；氣體溫度上升，氣體熱運動變得猛烈，但氣體的體積改變未知，所以壓強無法推斷，C錯誤；萘的熔點為80℃，晶體在熔化過程中吸熱，但溫度不變，故分子平均動能不變，吸熱后內能增大，所以分子勢能變大，D正確；若附著層的液體分子比液體內部的分子分布稀疏，分子間表現(xiàn)為引力，所以液體與固體之間表現(xiàn)為不浸潤，E錯誤．三、氣體1．氣體壓強(1)產(chǎn)生的緣由由于大量分子無規(guī)則運動而碰撞器壁，形成對器壁各處勻稱、持續(xù)的壓力，作用在器壁單位面積上的壓力叫做氣體的壓強．(2)確定因素①宏觀上：確定于氣體的溫度和體積．②微觀上：確定于分子的平均動能和分子的密集程度．2．志向氣體(1)宏觀上講，志向氣體是指在任何條件下始終遵守氣體試驗定律的氣體，實際氣體在壓強不太大、溫度不太低的條件下，可視為志向氣體．(2)微觀上講，志向氣體的分子間除碰撞外無其他作用力，即分子間無分子勢能．3．氣體試驗定律玻意耳定律查理定律蓋—呂薩克定律內容肯定質量的某種氣體，在溫度不變的狀況下，壓強與體積成反比肯定質量的某種氣體，在體積不變的狀況下，壓強與熱力學溫度成正比肯定質量的某種氣體，在壓強不變的狀況下，其體積與熱力學溫度成正比表達式p1V1＝p2V2eq\f(p1,T1)＝eq\f(p2,T2)或eq\f(p1,p2)＝eq\f(T1,T2)eq\f(V1,T1)＝eq\f(V2,T2)或eq\f(V1,V2)＝eq\f(T1,T2)圖象4.志向氣體的狀態(tài)方程肯定質量的志向氣體的狀態(tài)方程：eq\f(p1V1,T1)＝eq\f(p2V2,T2)或eq\f(pV,T)＝C.自測2(2024·全國卷Ⅱ·33(1))如圖1所示p－V圖，1、2、3三個點代表某容器中肯定量志向氣體的三個不同狀態(tài)，對應的溫度分別是T1、T2、T3.用N1、N2、N3分別表示這三個狀態(tài)下氣體分子在單位時間內撞擊容器壁上單位面積的平均次數(shù)，則N1________N2，T1________T3，N2________N3.(填“大于”“小于”或“等于”)圖1答案大于等于大于解析對肯定質量的志向氣體，eq\f(pV,T)為定值，由題中p－V圖象可知，2p1·V1＝p1·2V1>p1·V1，所以T1＝T3>T2.狀態(tài)1與狀態(tài)2時氣體體積相同，單位體積內分子數(shù)相同，但狀態(tài)1下的氣體分子平均動能更大，在單位時間內撞擊器壁單位面積的平均次數(shù)更多，即N1>N2；狀態(tài)2與狀態(tài)3時氣體壓強相同，狀態(tài)3下的氣體分子平均動能更大，在單位時間內撞擊器壁單位面積的平均次數(shù)較少，即N2>N3.1．晶體和非晶體(1)單晶體具有各向異性，但不是在各種物理性質上都表現(xiàn)出各向異性；(2)只要具有確定熔點的物體必定是晶體，反之，必是非晶體；(3)單晶體具有自然規(guī)則的幾何外形，而多晶體和非晶體沒有自然規(guī)則的幾何外形，所以不能從形態(tài)上區(qū)分晶體與非晶體；(4)晶體和非晶體不是肯定的，在某些條件下可以相互轉化；(5)液晶既不是晶體也不是液體．2．液體表面張力(1)形成緣由：表面層中分子間距離比液體內部分子間距離大，分子間作用力表現(xiàn)為引力；(2)表面特征：表面層中分子間的引力使液面產(chǎn)生了表面張力，使液體表面似乎一層張緊的彈性薄膜；(3)表面張力的方向：和液面相切，垂直于液面上的各條分界線；(4)表面張力的效果：使液體表面具有收縮的趨勢，使液體表面積趨于最小，而在體積相同的條件下，球形表面積最?。?(多選)(2024·山東濰坊市二模)關于固體、液體的性質，下列說法正確的是()A．非晶體不行能轉化為晶體B．單晶體有確定的熔點，多晶體沒有確定的熔點C．彩色液晶顯示器利用了液晶的光學各向異性的特點D．玻璃管的裂口放在火焰上燒熔，其尖端變鈍，這是由于表面張力的作用E．唐詩《觀荷葉露珠》中有“霏微曉露成珠顆”，詩中荷葉和露水表現(xiàn)為不浸潤答案CDE解析有的非晶體在肯定條件下可以轉化為晶體，選項A錯誤；單晶體和多晶體都有確定的熔點，選項B錯誤．變式1(多選)下列說法正確的是()A．在毛細現(xiàn)象中，毛細管中的液面有的上升，有的降低，這與液體的種類和毛細管的材質有關B．脫脂棉脫脂的目的在于使它從不被水浸潤變?yōu)榭梢员凰櫍员阄∷幰篊．燒熱的針尖接觸涂有蜂蠟薄層的云母片背面，熔化的蜂蠟呈橢圓形，說明蜂蠟是晶體D．在空間站完全失重的環(huán)境下，水滴能收縮成標準的球形是因為液體表面張力的作用E．當人們感到潮濕時，水蒸發(fā)慢，空氣的肯定濕度肯定較大答案ABD變式2(多選)(2024·安徽淮南市其次次模擬)下列說法中正確的是()A．水與酒精混合后的總體積小于混合前兩者體積之和，說明水與酒精分子間均存在間隙B．在一鍋水中撒一些胡椒粉，加熱一段時間后發(fā)覺水中的胡椒粉在不停翻滾，說明溫度越高，布朗運動越猛烈C．某些細小的昆蟲能夠在水面上自由運動而不下沉，說明水的表面具有張力作用D．冰塊打碎后具有各種不同的形態(tài)，說明冰不是晶體E．當人們感覺到很潮濕時，空氣的相對濕度肯定很大答案ACE解析一鍋水中撒一點胡椒粉，加熱時發(fā)覺水中的胡椒粉在不停翻滾是水的對流引起的，不是布朗運動，選項B錯誤；區(qū)分晶體與非晶體要看是否具有確定的熔點，冰具有確定的熔點，是晶體，選項D錯誤．1．活塞模型如圖2所示是最常見的封閉氣體的兩種方式．圖2對“活塞模型”類求壓強的問題，其基本的方法就是先對活塞進行受力分析，然后依據(jù)平衡條件或牛頓其次定律列方程．圖甲中活塞的質量為m，活塞橫截面積為S，外界大氣壓強為p0.由于活塞處于平衡狀態(tài)，所以p0S＋mg＝pS.則氣體的壓強為p＝p0＋eq\f(mg,S).圖乙中的液柱也可以看成“活塞”，由于液柱處于平衡狀態(tài)，所以pS＋mg＝p0S.則氣體壓強為p＝p0－eq\f(mg,S)＝p0－ρ液gh.2．連通器模型如圖3所示，U形管豎直放置．同一液體中的相同高度處壓強肯定相等，所以氣體B和A的壓強關系可由圖中虛線聯(lián)系起來．圖3則有pB＋ρgh2＝pA.而pA＝p0＋ρgh1，所以氣體B的壓強為pB＝p0＋ρg(h1－h(huán)2)．

例2汽缸的橫截面積為S，質量為m的梯形活塞上面是水平的，下面與右側豎直方向的夾角為α，如圖4所示，當活塞上放質量為M的重物時處于靜止狀態(tài)．設外部大氣壓強為p0，若活塞與缸壁之間無摩擦．重力加速度為g，求汽缸中氣體的壓強．圖4答案p0＋eq\f(m＋Mg,S)解析對活塞進行受力分析，如圖所示由平衡條件得p氣S′＝eq\f(m＋Mg＋p0S,sinα)又因為S′＝eq\f(S,sinα)所以p氣＝eq\f(m＋Mg＋p0S,S)＝p0＋eq\f(m＋Mg,S).變式3如圖5中兩個汽缸質量均為M，內部橫截面積均為S，兩個活塞的質量均為m，左邊的汽缸靜止在水平面上，右邊的活塞和汽缸豎直懸掛在天花板下．兩個汽缸內分別封閉有肯定質量的空氣A、B，大氣壓強為p0，重力加速度為g，求封閉氣體A、B的壓強各多大？圖5答案p0＋eq\f(mg,S)p0－eq\f(Mg,S)解析題圖甲中選活塞為探討對象，受力分析如圖(a)所示，由平衡條件知pAS＝p0S＋mg，得pA＝p0＋eq\f(mg,S)；題圖乙中選汽缸為探討對象，受力分析如圖(b)所示，由平衡條件知p0S＝pBS＋Mg，得pB＝p0－eq\f(Mg,S).例3若已知大氣壓強為p0，圖6中各裝置均處于靜止狀態(tài)，液體密度均為ρ，重力加速度為g，求各被封閉氣體的壓強．圖6答案甲：p0－ρgh乙：p0－ρgh丙：p0－eq\f(\r(3),2)ρgh?。簆0＋ρgh1解析題圖甲中，以高為h的液柱為探討對象，由平衡條件知p甲S＋ρghS＝p0S所以p甲＝p0－ρgh題圖乙中，以B液面為探討對象，由平衡條件知pAS＋ρghS＝p0Sp乙＝pA＝p0－ρgh題圖丙中，以B液面為探討對象，由平衡條件有pA′S＋ρghsin60°·S＝p0S所以p丙＝pA′＝p0－eq\f(\r(3),2)ρgh題圖丁中，以A液面為探討對象，由平衡條件得p丁S＝p0S＋ρgh1S所以p?。絧0＋ρgh1.變式4豎直平面內有如圖7所示的勻稱玻璃管，內用兩段水銀柱封閉兩段空氣柱a、b，各段水銀柱高度如圖所示，大氣壓強為p0，重力加速度為g，求空氣柱a、b的壓強各多大．圖7答案pa＝p0＋ρg(h2－h(huán)1－h(huán)3)pb＝p0＋ρg(h2－h(huán)1)解析從開口端起先計算，右端大氣壓強為p0，同種液體同一水平面上的壓強相同，所以b氣柱的壓強為pb＝p0＋ρg(h2－h(huán)1)，而a氣柱的壓強為pa＝pb－ρgh3＝p0＋ρg(h2－h(huán)1－h(huán)3).1．四種圖象的比較類別特點(其中C為常量)舉例p－VpV＝CT，即pV之積越大的等溫線溫度越高，線離原點越遠p－eq\f(1,V)p＝CTeq\f(1,V)，斜率k＝CT，即斜率越大，溫度越高p－Tp＝eq\f(C,V)T，斜率k＝eq\f(C,V)，即斜率越大，體積越小V－TV＝eq\f(C,p)T，斜率k＝eq\f(C,p)，即斜率越大，壓強越小2.分析技巧利用垂直于坐標軸的線作協(xié)助線去分析不同溫度的兩條等溫線、不同體積的兩條等容線、不同壓強的兩條等壓線的關系．例如：(1)在圖8甲中，V1對應虛線為等容線，A、B分別是虛線與T2、T1兩線的交點，可以認為從B狀態(tài)通過等容升壓到A狀態(tài)，溫度必定上升，所以T2>T1.(2)如圖乙所示，A、B兩點的溫度相等，從B狀態(tài)到A狀態(tài)壓強增大，體積肯定減小，所以V2<V1.圖8

例4(多選)(2024·遼寧葫蘆島市第一次模擬)回熱式制冷機是一種深低溫設備，制冷極限約50K．某臺回熱式制冷機工作時，肯定質量的氦氣(可視為志向氣體)緩慢經(jīng)驗如圖9所示的四個過程，已知狀態(tài)A和B的溫度均為27℃，狀態(tài)C和D的溫度均為－133℃，下列推斷正確的是()圖9A．氣體由狀態(tài)A到B過程，溫度先上升后降低B．氣體由狀態(tài)B到C過程，內能保持不變C．氣體由狀態(tài)C到D過程，分子間的平均間距減小D．氣體由狀態(tài)C到D過程，氣體對外做功E．氣體由狀態(tài)D到A過程，其熱力學溫度與壓強成正比答案ADE解析狀態(tài)A和B的溫度相等，依據(jù)eq\f(pV,T)＝C，經(jīng)過A、B的等溫線應是過A、B的雙曲線的一部分，沿直線由A到B，pV先增大后減小，所以溫度先上升后降低，故A正確；氣體由狀態(tài)B到C過程，體積不變，依據(jù)eq\f(pV,T)＝C，壓強減小，溫度降低，內能減小，故B錯誤；氣體由狀態(tài)C到D過程，體積增大，分子間的平均間距增大，故C錯誤；氣體由狀態(tài)C到D過程，體積增大，氣體對外做功，故D正確；氣體由狀態(tài)D到A過程，體積不變，依據(jù)eq\f(pV,T)＝C，其熱力學溫度與壓強成正比，故E正確．變式5(2024·甘肅蘭州市三診)肯定質量的志向氣體經(jīng)驗了如圖10所示的狀態(tài)改變，問：圖10(1)已知從A到B的過程中，氣體的內能削減了300J，則從A到B氣體汲取或放出的熱量是多少；(2)試推斷氣體在狀態(tài)B、C的溫度是否相同．假如知道氣體在狀態(tài)C時的溫度TC＝300K，則氣體在狀態(tài)A時的溫度為多少．答案見解析解析(1)從A到B，外界對氣體做功，有W＝pΔV＝15×104×(8－2)×10－3J＝900J依據(jù)熱力學第肯定律ΔU＝W＋QQ＝ΔU－W＝－1200J，即氣體放出熱量1200J(2)由題圖可知pBVB＝pCVC，故TB＝TC依據(jù)志向氣體狀態(tài)方程有eq\f(pAVA,TA)＝eq\f(pCVC,TC)代入題圖中數(shù)據(jù)可得：TA＝1200K.例5(多選)肯定質量的志向氣體，經(jīng)等溫壓縮，氣體的壓強增大，用分子動理論的觀點分析，這是因為()A．氣體分子每次碰撞器壁的平均沖力增大B．單位時間內單位面積器壁上受到氣體分子碰撞的次數(shù)增多C．氣體分子的總數(shù)增加D．單位體積內的分子數(shù)目增加答案BD解析志向氣體經(jīng)等溫壓縮，體積減小，單位體積內的分子數(shù)目增加，則單位時間內單位面積器壁上受到氣體分子碰撞的次數(shù)增多，壓強增大，但氣體分子每次碰撞器壁的平均沖力不變，故B、D正確，A、C錯誤．變式6(多選)對于肯定質量的志向氣體，當壓強和體積發(fā)生改變時，以下說法正確的是()A．壓強和體積都增大時，其分子平均動能不行能不變B．壓強和體積都增大時，其分子平均動能有可能減小C．壓強增大，體積減小時，其分子平均動能肯定不變D．壓強減小，體積增大時，其分子平均動能可能增大答案AD1．(多選)下列現(xiàn)象中，主要是液體表面張力作用的是()A．水黽可以停在水面上B．小木船漂移在水面上C．荷葉上的小水珠呈球形D．漸漸向小酒杯中注水，即使水面稍高出杯口，水仍不會流下來答案ACD2．(多選)下列說法正確的是()A．晶體有固定的熔點B．液晶既有液體的流淌性，又有晶體的各向異性C．物體汲取熱量后，其溫度肯定上升D．給自行車打氣時氣筒壓下后反彈，是分子斥力造成的E．雨水沒有透過布質雨傘是因為液體表面張力的存在答案ABE解析晶體有固定的熔點，故A正確；液晶既有液體的流淌性，又有晶體的各向異性，故B正確；物體汲取熱量的同時，可能還對外做功，其溫度不肯定上升，故C錯誤；給自行車打氣時氣筒壓下后反彈，是由于氣體壓強的緣由，不是因為分子斥力，故D錯誤；雨水沒有透過布質雨傘是因為液體表面存在張力，故E正確．3．(多選)下列說法正確的是()A．水的飽和汽壓隨溫度的上升而增大B．浸潤和不浸潤現(xiàn)象是液體分子間相互作用的表現(xiàn)C．肯定質量的0℃的水的內能大于等質量的0℃的冰的內能D．氣體的壓強是由于氣體分子間的相互排斥而產(chǎn)生的E．把一枚針輕放在水面上，它會浮在水面，這是由于水表面存在表面張力答案ACE解析飽和汽壓與液體種類和溫度有關，溫度越高，飽和汽壓越大，故A正確；浸潤與不浸潤是由于液體的表面層與固體表面的分子之間相互作用的結果，故B錯誤；由于水結冰要放熱，故肯定質量的0℃的水的內能大于等質量的0℃的冰的內能，故C正確；氣體的壓強是由氣體分子對容器壁的頻繁碰撞引起的，與分子數(shù)密度和分子平均動能有關，故D錯誤；把一枚針輕放在水面上，它會浮在水面，這是由于水表面存在表面張力，故E正確．4．(多選)(2024·安徽蕪湖市上學期期末)下列說法中正確的是()A．布朗運動是液體分子的運動，人的眼睛可以干脆視察到B．從屋檐上做自由落體運動的小水滴呈球形，是由于液體表面張力的作用C．液晶顯示器利用了液晶對光具有各向異性的特點D．當兩分子間距離大于平衡位置的間距時，分子間的距離越大，分子勢能越小E．肯定溫度下，水的飽和汽壓是定值答案BCE解析布朗運動不是液體分子的無規(guī)則運動，是懸浮在液體中的固體顆粒做的無規(guī)則運動，A錯誤；小水滴與空氣接觸的表面層中的分子分布較內部稀疏，分子間距大于分子力平衡時的距離r0，所以分子間的相互作用表現(xiàn)為引力，從而使小水滴表面各部分之間存在相互吸引的力，即表面張力，小水滴表面層在液體表面張力的作用下呈球形，B正確；液晶顯示器利用了液晶對光具有各向異性的特點，C正確；當兩分子間距離大于平衡位置的間距時，分子力表現(xiàn)為引力，隨著距離的增大，須要克服引力做功，故分子勢能增大，D錯誤；液體的飽和汽壓只與溫度和液體種類有關，在肯定溫度下，水的飽和汽壓是肯定的，故E正確．5．(多選)熱學中有許多圖象，對圖1中肯定質量的志向氣體圖象的分析，正確的是()圖1A．甲圖中志向氣體的體積肯定不變B．乙圖中志向氣體的溫度肯定不變C．丙圖中志向氣體的壓強肯定不變D．丁圖中志向氣體從P到Q，可能經(jīng)過了溫度先降低后上升的過程E．戊圖中實線對應的氣體溫度肯定高于虛線對應的氣體溫度答案ACE解析由志向氣體狀態(tài)方程eq\f(pV,T)＝C可知，A、C正確；若溫度不變，p－V圖象應當是雙曲線的一支，題圖乙不肯定是雙曲線的一支，B錯誤；題圖丁中志向氣體從P到Q，經(jīng)過了溫度先上升后降低的過程，D錯誤；溫度上升，分子平均動能增大，分子平均速率增大，所以題圖戊中實線對應的氣體溫度肯定高于虛線對應的氣體溫度，E正確．6．(多選)(2024·廣東潮州市下學期綜合測試)以下說法正確的是()A．太空中水滴呈現(xiàn)完備球形是由于液體表面張力的作用B．晶體的各向異性是指沿不同方向其物理性質不同C．空氣中PM2.5的運動屬于分子熱運動D．氣體的壓強是由于氣體分子間的相互排斥而產(chǎn)生的E．恒溫水池中，小氣泡由底部緩慢上升過程中，氣泡中的志向氣體內能不變，對外做功，汲取熱量答案ABE解析太空中水滴呈現(xiàn)完備球形是由于液體表面張力的作用，故A正確；晶體的各向異性是指沿不同方