2012届高考一轮复习课件：11.2固体、液体和气体 热力学定律

一、固体1．固体的分类及物理特性固体可以分为晶体和非晶体，而晶体又可分为单晶体和多晶体.单晶体具有规则的几何形状，多晶体和非晶体没有确定的几何形状．晶体有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点．单晶体表现为各向同性，而多晶体和非晶体表现为各向异性.2．晶体的微观结构晶体的宏观特点是由晶体的内部结构决定的，组成晶体的物质微粒依照一定的规律在空间中整齐地规则排列，晶体中物质微粒的相互作用很强，微粒的热运动表现为在一定平衡位置附近做微小的振动，这就是晶体的微观结构模型．二、液体1．液体的微观结构及物理特性从微观看有如下特点：(1)液体分子密集在一起，体积不易压缩；(2)分子间距接近固体分子；(3)液体分子在很小的区域内有规则排列，此区域是暂时形成的，边界和大小随时改变，并且杂乱无章排列．因而液体表现出各向同性；(4)液体分子的热运动虽然与固体分子类似，但无长期固定的平衡位置，可在液体中移动，因而显示出流动性，且扩散比固体快．2．液体的表面张力液体表面层的液体分子间距要比液体内部的大一些，因而表面层的液体分子呈现为引力．我们把液面各部分间相互吸引的力，叫做液体的表面张力，所以液体表面具有收缩的趋势．三、液晶某些物体一方面像液体具有流动性，另一方面又像晶体具有光学、电学性质各向异性，把这种介于晶体和液体之间的状态的物质叫做液晶．由于液晶分子的排列是不稳定的，外界条件的微小变化(如温度、压力、摩擦、电磁作用等)都会引起液晶分子的排列的变化，因而改变液晶的某些性质．四、饱和汽与饱和汽压与液体处于动态平衡的汽叫做饱和汽，没有达到饱和状态的汽叫做未饱和汽．在一定的温度下，饱和汽的分子密度是一定的，因而饱和汽的压强也是一定的，这个压强叫做这种液体的饱和汽压，它随温度升高而增大.五、空气的湿度用空气中所含水蒸气的压强p表示绝对湿度．用空气中水蒸气的压强p与同一温度时水的饱和汽压ps之比表示该温度下空气的相对湿度，即B＝×100%.spp六、气体的状态参量在研究一定质量气体的性质时，可以用气体的温度、压强和体积三个状态参量来描述气体的状态．在国际单位中，压强的单位是帕，符号Pa，常用的还有标准大气压(atm)和毫米汞柱(mmHg)，它们之间的关系为：1atm＝760mmHg＝1.013×105Pa.七、气体的体积、压强、温度间的关系1．玻意耳定律(1)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，这个规律叫做玻意耳定律，表达式pV＝C或p1V1＝p2V2.(2)如图11－2－1为气体等温变化的p－V图象：一定质量的某种气体发生等温变化的p－V关系的图线称它为等温线，其图象的形状为双曲线．一定质量的气体，不同温度下的等温线是不同的．图11－2－12．查理定律(1)一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，气体的压强与热力学温度成正比，这个规律叫做查理定律，即＝C.pT(2)如图11－2－2所示，气体在体积不变的情况下发生的状态变化过程，叫做等容过程，表示一定质量的气体的等容线是一条过原点的倾斜直线．一定质量的气体，在不同体积下的等容线是不同的．图11－2－23．盖·吕萨克定律(1)一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积与热力学温度T成正比，这个规律叫做盖·吕萨克定律，即＝C.(2)如图11－2－3所示，气体在压强不变的情况下发生的状态变化过程，叫做等压过程，表示该变化过程的图象称为等压线．VT图11－2－34．理想气体的状态方程(1)理想气体：在任何温度任何气压下都遵守气体实验定律的气体叫做理想气体．(2)一定质量的理想气体状态方程：pV/T＝C.可见，气体实验定律可看做一定质量理想气体状态方程的特例．八、气体分子动理论气体分子运动的特点是：气体分子间的距离大约是分子直径的10倍，分子间的作用力十分微弱，通常认为，气体分子除了相互碰撞或碰撞器壁外，不受力的作用；每个气体分子的运动是杂乱无章的，但对大量分子的整体来说，分子的运动是有规律的．气体分子的速率分布规律遵从统计规律九、热力学第一定律做功和热传递都能改变物体的内能．也就是说，做功和热传递对改变物体的内能是等效的．但从能量转化和守恒的观点看又是有区别的：做功是其他能和内能之间的转化，功是内能转化的量度；而热传递是内能的转移，热量是内能转移的量度．外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q等于物体内能的增加ΔU，即ΔU＝Q＋W这在物理学中叫做热力学第一定律．在表达式中，当外界对物体做功时W取正，物体克服外力做功时W取负；当物体从外界吸热时Q取正，物体向外界放热时Q取负；当物体温度升高ΔU为正，物体温度降低ΔU为负；ΔU为正表示物体内能增加，ΔU为负表示物体内能减小.1.晶体与非晶体问题：怎样用晶体的微观结构来解释晶体的宏观特点？解答：(1)晶体外形的规则性，正是晶体内部物质微粒规则排列的宏观表现．(2)晶体具有各向异性，是由于晶体的微观结构中，任一物质微粒与周围微粒之间并不处于球形对称状态，因而晶体中沿不同方向上物质微粒的排列情况有所不同，造成了不同方向上物质性质的不同．这即是晶体在宏观上表现出具有各向异性的原因．(3)晶体熔化是规则排列转向无规则排列的过程，这些热量就将用来反抗分子引力做功、增加分子的势能，即物质所吸收的热量是破坏点阵结构所需的能量，使物态发生变化，所以晶体不仅有固定的熔点，且还需要吸收一定数量的热量来实现它的熔化，即晶体也具有确定的熔化热．例1：关于晶体和非晶体，下列说法正确的是()A．可以根据各向异性或各向同性来鉴别晶体和非晶体B．一块均匀物质薄片，沿各个方向对它施加拉力，发现其强度一样，则此薄片一定是非晶体C．一个均匀固体球，如果沿其各条直径方向的导电性不同，则该球体一定是单晶体D．一块晶体，若其各个方向的导热性相同，则这块晶体一定是多晶体解析：根据各向异性和各向同性只能确定是否为单晶体，无法用来鉴别晶体和非晶体，选项A错误；薄片在力学性质上表现为各向同性，也无法确定薄片是多晶体还是非晶体，选项B错误；固体球在导电性质上表现为各向异性，则一定是单晶体，选项C正确；某一物质的物理性质显示各向同性，并不意味着该物质一定是多晶体，对于单晶体并非所有物理性质都表现各向异性．答案：C点评：多晶体不具有各相异性、没有规则的形状．辨别晶体、非晶体时要注意到多晶体与非晶体之间的这种相似性．警示：判断晶体与非晶体的依据是看它们有无确定的熔点，同时还要知道一些常见的晶体和非晶体．同学们容易犯以偏概全的错误，有些同学往往简单地认为只要是各向同性的物体，一定是非晶体．2.理想气体的状态变化问题：一定质量的理想气体状态发生变化时，三个状态参量之间的关系是怎样的？同时还伴随着功能问题，请叙述．解答：(1)一定质量的气体，在温度不变的情况下，体积减小时，压强增大，体积增大时，压强减小．(2)一定质量的气体，在压强不变的情况下，温度升高，体积增大．(3)一定质量的气体，在体积不变的情况下，温度升高，压强增大．对应的功能关系见下表．变化过程做功W热传递Q内能变化ΔU关系式等温、压缩W0Q0ΔU＝0W＋Q＝0等温、膨胀W0Q0ΔU＝0W＋Q＝0等容、升温W＝0Q0ΔU0Q＝ΔU等容、降温W＝0Q0ΔU0Q＝ΔU绝热、压缩W0Q＝0ΔU0W＝ΔU绝热、膨胀W0Q＝0ΔU0W＝ΔU例2：(2010·上海卷)一定量的理想气体的状态经历了如图11－2－4所示的ab、bc、cd、da四个过程．其中bc的延长线通过原点，cd垂直于ab且与水平轴平行，da和bc平行．则气体体积在()A．ab过程中不断增加B．bc过程中保持不变C．cd过程中不断增加D．da过程中保持不变图11－2－4解析：首先，因为bc的延长线通过原点，所以bc是等容线，即气体体积在bc过程中保持不变，B正确；ab是等温线，压强减小则体积增大，A正确；cd是等压线，温度降低则体积减小，C错误；连接aO交cd于e，则ae是等容线，即Va＝Ve，因为Vd＜Ve，所以Vd＜Va，所以da过程中体积不是保持不变，D错误；正确选项AB.答案：AB112212.pVpVpVkTTT理想气体是一种理想化模型，气体分子间不存在相互作用力，故一定质量的理想气体的内能只与温度有关，与体积无关．理想气体的状态方程：或：＝点评影响气体压强的两个因素：一是气体分子的平均动能，对应的宏观物理量是气体的温度；二是分子的密集程度即单位体积内的分子数，对应的宏观物理量是气体的体积．警示：气体的压强与两个因素有关，所以在审题时认真地阅读，要对“一定”、“可能”等关键词格外注意．3.气缸问题问题：气缸问题有一定的难度，能较好地考查学生的多种能力，是考查的热点之一．面对气缸问题，我们如何解决呢？解答：解题策略：一是要能够利用物体平衡条件求气体压强，对于求用固体(如活塞等)封闭在静止容器内的气体压强问题，应对固体(如活塞等)进行受力分析，然后根据平衡条件求解．二是要会用理想气体状态参量的关系分析问题．例3：(2010·全国卷Ⅱ)如图11－2－5，一绝热容器被隔板K隔开成a、b两部分．已知a内有一定量的稀薄气体，b内为真空．抽开隔板K后，a内气体进入b，最终达到平衡状态．在此过程中()A．气体对外界做功，内能减少B．气体不做功，内能不变C．气体压强变小，温度降低D．气体压强变小，温度不变图11－2－5解析：绝热容器内的稀薄气体与外界没有热传递，Q＝0.稀薄气体向真空扩散没有做功，W＝0.根据热力学第一定律稀薄气体的内能不变，则温度不变．稀薄气体扩散体积增大，压强必然减小．BD正确．答案：BD1.(单选)(2010·上海理综)民间常用“拔火罐”来治疗某些疾病，方法是将点燃的纸片放入一个小罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地被“吸”在皮肤上．其原因是，当火罐内的气体()A．温度不变时，体积减小，压强增大B．体积不变时，温度降低，压强减小C．压强不变时，温度降低，体积减小D．质量不变时，压强增大，体积减小B2.(单选)(2010·广东卷)图11－2－6是密闭的气缸，外力推动活塞P压缩气体，对缸内气体做功800J，同时气体向外界放热200J，缸内气体的()A．温度升高，内能增加600JB．温度升高，内能减少200JC．温度降低，内能增加600JD．温度降低，内能减少200J图11－2－6A解析：由能量守恒，ΔU＝Q＋W＝－200J＋800J＝600J，内能增加600J，则温度一定升高．3.(单选)(2010·重庆卷)给旱区送水的消防车停于水平地面，在缓慢放水过程中，若车胎不漏气，胎内气体温度不变，不计分子间势能，则胎内气体()A．从外界吸热B．对外界做负功C．分子平均动能减小D．内能增加解析：温度是分子平均动能的标志，气体温度不变，分子平均动能不变，C选项错误．不计分子势能，内能只由温度决定．气体温度不变，气体内能不变，D选项错误．缓慢放水，胎内气体膨胀对外做功，B选项错误．由热力学第一定律知，从外界吸热，A选项正确．答案：A