北京四中网校高考综合复习――热学专题复习二

高考综合复习——热学专题复习二固体液体和气体编稿：郁章富审稿：李井军责编：郭金娟第一部分固体和液体知识要点梳理知识点一——固体的分类▲知识梳理1、晶体和非晶体（1）在外形上，晶体具有确定的几何形状，而非晶体则没有。（2）在物理性质上，晶体具有各向异性，而非晶体则是各向同性的。（3）晶体具有确定的熔点，而非晶体没有确定的熔点。（4）晶体和非晶体并不是绝对的，它们在一定条件下可以相互转化。例如把晶体硫加热熔化（温度不超过300℃）后再倒进冷水中，会变成柔软的非晶体硫，再过一段时间又会转化为晶体硫。2、多晶体和单晶体单个的晶体颗粒是单晶体，由单晶体杂乱无章地组合在一起是多晶体。多晶体具有各向同性。3、晶体的微观结构组成晶体的物质微粒（分子、原子或离子）都是按照各自的规则排列的，具有空间上的周期性，微粒的热运动表现为在一定的平衡位置附近不停地做振动。▲疑难导析1、晶体的各向异性及其微观解释在物理性质上，晶体具有各向异性，而非晶体则是各向同性的。通常所说的物理性质包括弹性、硬度、导热性能、导电性能、光的折射性能等。晶体的各向异性是指晶体在不同方向上物理性质不同，也就是沿不同方向去测试晶体的物理性能时测量结果不同。例如晶体在不同的方向还可以有不同的硬度、弹性、热膨胀性质、导电性能等。需要注意的是，晶体具有各向异性，并不是说每一种晶体都能在各物理性质上都表现出各向异性。例如云母、石膏晶体在导热性上表现出显著的各向异性——沿不同方向传热的快慢不同；方铅矿晶体在导电性上表现出显著的各向异性——沿不同方向电阻率不同；立方形的铜晶体在弹性上表现出显著的各向异性——沿不同方向的弹性不同；方解石晶体在光的折射上表现出各向异性——沿不同方向的折射率不同。2、对各向异性的微观解释如图所示，这是在一个平面上晶体物质微粒的排列情况。从图上可以看出，在沿不同方向所画的等长直线AB、AC、AD上物质微粒的数目不同。直线AB上物质微粒较多，直线AD上较少，直线AC上更少。正因为在不同方向上物质微粒的排列情况不同，才引起晶体的不同方向上物理性质的不同。：晶体具有各向异性是由于（）A．晶体在不同方向上物质微粒的排列情况不同B．晶体在不同方向上物质微粒的排列情况相同C．晶体内部结构的无规则性D．晶体内部结构的有规则性答案：AD解析：组成晶体的物质微粒是有规则排列的，由于在不同方向上物质微粒的排列情况不同，造成晶体在不同方向上的物理性质不同。选项A、D正确。知识点二——液体▲知识梳理1、液体的微观结构及物理特性（1）从宏观看因为液体介于气体和固体之间，所以液体既像固体具有一定的体积，不易压缩，又像气体没有形状，具有流动性。（2）从微观看有如下特点①液体分子密集在一起，具有体积不易压缩；②分子间距接近固体分子，相互作用力很大；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、液体的表面张力如果在液体表面任意画一条线，线两侧的液体之间的作用力是引力，它的作用是使液体面绷紧，所以叫液体的表面张力。3、浸润和不浸润将玻璃放入水中取出来，玻璃上沾一层水，此现象为浸润现象。将玻璃放入水银中取出来，玻璃上无水银痕迹，此现象为不浸润现象。对玻璃来说，水是浸润液体，水银是不浸润液体。产生浸润和不浸润现象的原因是液体和固体接触处形成一个液体薄层的附着层，附着层的液体分于既受到固体分子吸引力作用，同时受到液体内部分子的吸引力作用。当形成浸润现象；当形成不浸润现象。如用墨水在纸上写字，纸被墨水漫润，留下字体，所以墨水是纸的浸润液体。同理，水是毛巾的浸润液体；水是羽毛的不浸润液体。4、毛细现象把水装在玻璃管里，由于水是玻璃的浸润液体，液体就上升。把水银装在玻璃管里，由于水银是玻璃的不浸润液体，水银就下降。把浸润液体在毛细管里上升的现象和不浸润液体在毛细管里下降的现象，叫做毛细现象。能发生毛细现象的管叫毛细管。产生毛细现象的原因：是附着层内液面的液体分子受力使附着层液面上升（下降），液面弯曲使液面变大，而表面张力的收缩使液面减少，液体上升（下降），直至表面张力与上升（或下降）的液柱所受的重力相平衡为止。特别提醒：毛细现象是浸润和不浸润及表面张力共同作用而形成的结果，毛细管越细，毛细现象越明显。毛细现象在日常生活中有许多应用。▲疑难导析表面张力的解释：我们知道分子间的距离大于某一数值时，分子力表现为引力，小于这个数值时表现为斥力，如果分子间的距离等于，分子力为0。在液体内部，分子间的距离在左右，而在表面层，分子比较稀疏，分子间的距离大于（如图所示），因此分子间的作用表现为相互吸引。特别提醒：①表面张力使液体自动收缩，由于有表面张力的作用，液体表面有收缩到最小的趋势，表面张力的方向跟液面相切。②表面张力的形成原因是表面层（液体跟空气接触的一个薄层）中分子间距离大，分子间的相互作用表现为引力。③表面张力的大小除了跟边界线长度有关外，还跟液体的种类、温度有关。：液体表面具有收缩趋势的原因是（）A．液体可以流动B．液体表面层分子间距离小于液体内部分子间距离C．与液面接触的容器壁的分子，对液体表面分子有吸引力D．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离答案：D解析：由于液体表面层里分子间的距离大于液体内部分子间的距离，所以表面层里分子间的相互作用表现为引力，这种引力使液体表面层的相邻部分之间有相互吸引的力（即表面张力），表面张力使液体表面具有收缩的趋势。选项D正确。知识点三——液晶▲知识梳理1．液晶的物理性质液晶具有液体的流动性，又具有晶体的光学各向异性。2．液晶分子的排列特点液晶分子的位置无序，但排列是有序的。▲疑难导析液晶的性质和特点1．液晶态的分子排列组成晶体的物质微粒（分子、原子或离子）依照一定的规律在空间有序排列，构成空间点阵，所以表现为各向异性。液体却表现为分子排列无序性和流动性。液晶呢？分子既保持排列有序性，保持各向异性，又可以自由移动位置无序，因此也保持了流动性。2．液晶的特点液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体。3．液晶的光学性质对外界条件的变化反应敏捷液晶分子的排列是不稳定的，外界条件和微小变动都会引起液晶分子排列的变化，因而改变液晶的某些性质，例如温度、压力、摩擦、电磁作用、容器表面的差异等，都可以改变液晶的光学性质。如计算器的显示屏，外加电压液晶由透明状态变为混浊状态。4．液晶的外形特征液晶物质都具有较大的分子，分子形状通常是棒状分子、碟状分子、平板状分子。：关于液晶，下列说法中正确的有（）A．液晶是一种晶体B．液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性C．液晶的光学性质随温度的变化而变化D．液晶的光学性质随外加电压的变化而变化答案：CD解析：液晶的微观结构介于晶体和液体之间，虽然液晶分子在特定方向排列比较整齐，具有各向异性，但分子的排列是不稳定的，选项A、B错误。外界条件的微小变化都会引起液晶分子排列的变化，从而改变液晶的某些性质。温度、压力、外加电压等因素变化时，都会改变液晶的光学性质，选项C、D正确。综上所述，该题的答案为C、D。知识点四——物态变化中的能量交换▲知识梳理1．熔化（1）熔点跟物质的种类有关，还受压强的影响。（2）晶体有一定的熔点，在压强一定时，熔化热为一定值；非晶体没有确定的熔点，也没有确定的熔化热。（3）熔化热的单位：焦／千克（）。2．汽化（1）汽化有两种方式：蒸发和沸腾．蒸发在任何温度下都能发生，沸腾只在一定的温度下才会发生，这个温度就是液体的沸点。（2）物体的汽化热与温度和压强有关。（3）汽化热的单位：焦／千克（）。▲疑难导析1、为何晶体熔化时要从外界吸热，而温度又不升高结合分子动理论，对晶体熔化的过程可分为三个阶段进行分析。（1）开始熔化之前，从外界获得的能量，主要用来增加微粒的平均动能，因而物体的温度升高，因热膨胀而体积变化引起的势能变化可不考虑。（2）熔化过程，晶体从外界获得的能量，完全用来破坏晶体内部微粒的规则排列，克服微粒间引力做功，只增加微粒的势能，而不增加微粒的动能，所以晶体在熔化过程中温度保持不变。（3）熔化终了之后，晶体全部由固态变为液态．继续加热，液体升温，于是分子平均动能增大。2、影响饱和汽压的因素（1）饱和汽压跟液体的种类有关实验表明，在相同的温度下，不同液体的饱和汽压一般是不同的。挥发性大的液体，饱和汽压大。例如20℃时，乙醚的饱和汽压为5.87Pa，水为2.34Pa，水银的饱和汽压很小，20℃时仅为1.60Pa，所以水银气压计水银柱上方的空间可以认为是真空。（2）饱和汽压跟温度有关微观解释：饱和汽压随温度的升高而增大．这是因为温度升高时，液体里能量较大的分子增多，单位时间内从液面飞出的分子也增多，致使饱和汽的密度增大，同时分子热运动的平均动能也增大，这也导致饱和汽压增大。（3）饱和汽压跟体积无关微观解释：在温度不变的情况下饱和汽的压强不随体积而变化，其原因是，当体积增大时，容器中汽的密度减小，原来的饱和汽变成了未饱和汽，于是液体继续蒸发，直到未饱和汽成为饱和汽为止。由于温度没有改变，饱和汽的密度跟原来的一样，分子热运动的平均动能也跟原来一样，所以压强不改变；体积减小时，容器中饱和汽的密度增大，回到液体中的分子数多于从液面飞出的分子数，于是一部分汽变成液体，直到汽的密度减小到等于该温度下饱和汽的密度为止。由于温度跟原来相同，饱和汽密度不变，分子热运动的平均速率也跟原来相同，所以压强也不变化。：一个有活塞的密闭容器内盛有饱和水汽与少量的水，则可能发生的现象是（）A．温度保持不变，慢慢地推进活塞，容器内压强会增大B．温度保持不变，慢慢地推进活塞，容器内压强不变C．温度保持不变，慢慢地推出活塞，容器内压强会减小D．不移动活塞而将容器放在沸水中，容器内压强不变答案：B解析：根据饱和汽的特性，饱和汽压的大小与物质的性质有关，并随着温度的升高而增大，但跟饱和汽的体积无关。所以在温度不变时，饱和汽压不随体积变化，因而B正确；其余的现象均不可能发生。答案为B。典型例题透析题型一——晶体的微观结构假说的应用（1）假说的依据：假说的提出是根据晶体外形的规则性和物理性质的各向异性。（2）实验证实，人们用X射线和电子显微镜对晶体的内部结构进行研究后，证实了这种假说是正确的。（3）微观结构理论的内容包括：①组成晶体的物质微粒（分子、原子或离子）是依照一定的规律在空间中整齐的排列的。②微粒的热运动特点表现为在一定的平衡位置附近不停地做微小振动。（4）熔点的解释，给晶体加热到一定温度时，一部分微粒有足够的动能，克服微粒间的作用力，离开平衡位置，使规则的排列被破环，晶体开始熔解。熔解时晶体吸收的热量全部用来破环规则的排列，温度不发生变化。（5）有的物质有几种晶体，是因为它们的物质微粒能形成不同的晶体结构。1、关于晶体和多晶体，下列说法正确的是（）A．有规则的几何外形的固体一定是晶体B．晶体在物理性质上一定是各向异性的C．晶体熔化时具有一定的熔点D．晶体和非晶体在适当的条件下是可能相互转化的解析：因为外形是否规则可以用人工的方法处理，所以选项A是错误的。因为晶体可分为单晶体和多晶体，而多晶体在物理性质上是各向同性的，所以选项B也是错误的。因为晶体在物理性质上的重要特征之一是具有一定的熔点，所以选项C正确。理论和实验都证明非晶体是不稳定状态，在适当的条件下会变成晶体，因此选项D正确。答案：CD总结升华：晶体与非晶体的区别主要表现在有无确定的熔点上，而不能依据是否有规则的几何外形辨别，因为虽然单晶体有规则的几何外形，但多晶体与非晶体一样都没有规则的几何外形。举一反三【变式】如图所示是一块密度、厚度均匀的矩形被测样品，长AB为宽CD的两倍，若用万用表沿两对称轴测其电阻均为R，这块样品可能是（）A．金属B．多晶体C．单晶体D．非晶体答案：C解析：由图可知，电阻的长度为的2倍，横截面积是的，对于同种材料的导体，用万用表测得，说明该材料沿AB方向导电性能比CD方向导电