（江苏专用）2021版高考物理一轮复习 第12章 热学 第2节 固体、液体和气体教案

第2节固体、液体和气体一、固体的微观结构、晶体和非晶体液晶的微观结构1．晶体与非晶体分类比较项目晶体非晶体单晶体多晶体外形规则不规则不规则熔点确定确定不确定物理性质各向异性各向同性各向同性原子排列有规则晶粒的排列无规则无规则转化晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化典型物质石英、云母、明矾、食盐玻璃、橡胶2.晶体的微观结构晶体的微观结构特点：组成晶体的物质微粒有规则地、周期性地在空间排列。3．液晶(1)液晶分子既保持排列有序而显示各向异性，又可以自由移动位置，保持了液体的流动性。(2)液晶分子的位置无序使它像液体，排列有序使它像晶体。(3)液晶分子的排列从某个方向看比较整齐，而从另外一个方向看则是杂乱无章的。二、液体的表面张力1．作用液体的表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势。2．方向表面张力跟液面相切，且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。三、饱和蒸汽、未饱和蒸汽和饱和蒸汽压相对湿度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。3．相对湿度空气中水蒸气的压强与同一温度时水的饱和汽压之比。即：相对湿度＝水蒸气的实际压强同温度水的饱和汽压。四、气体分子运动速率的统计分布1．气体分子运动的特点和气体压强2．气体的压强(1)产生原因：由于气体分子无规则的热运动，大量的分子频繁地碰撞器壁产生持续而稳定的压力。(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集程度。五、气体实验定律理想气体1．气体实验定律玻意耳定律查理定律盖—吕萨克定律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，体积与热力学温度成正比表达式p1V1＝p2V2p1T1＝p2T2V1T1＝V2T2图象2.理想气体状态方程(1)理想气体：把在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体称为理想气体。在压强不太大、温度不太低时，实际气体可以看作理想气体。理想气体的分子间除碰撞外不考虑其他作用，一定质量的某种理想气体的内能仅由温度决定。(2)理想气体状态方程：p1V1T1＝p2V2T2(质量一定的理想气体)。1．思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)大块塑料粉碎成形状相同的颗粒，每个颗粒即为一个单晶体。(×)(2)单晶体的所有物理性质都是各向异性的。(×)(3)单晶体有天然规则的几何形状，是因为单晶体的物质微粒是规则排列的。(√)(4)液晶是液体和晶体的混合物。(×)(5)船浮于水面上不是由于液体的表面张力。(√)(6)晶体有天然规则的几何形状，是因为物质微粒是规则排列的。(√)(7)压强极大的气体不遵从气体实验定律。(√)2．(多选)下列说法正确的是()A．液体表面张力的方向与液面相切B．单晶体有固定的熔点，多晶体没有固定的熔点C．单晶体中原子(或分子、离子)的排列具有空间周期性D．通常金属在各个方向的物理性质都相同，所以金属是非晶体AC[液体的表面张力与液体表面相切，垂直于液面上的各条分界线，选项A正确；无论是单晶体还是多晶体，都有固定的熔点，选项B错误；根据固体特性的微观解释可知，选项C正确；金属是由大量细微的小晶粒杂乱无章地排列起来的，在各个方向上的物理性质都相同，但有固定的熔点，金属属于多晶体，选项D错误。]3．(多选)下列说法正确的是()A．液晶分子的空间排列是稳定的，具有各向异性B．气体的体积是指该气体的分子所能达到的空间的体积，而不是所有分子体积之和C．所有晶体由固态变成液态后，再由液态变成固态时，固态仍为晶体D．小草上的露珠呈球形的主要原因是液体表面张力的作用BD[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的方向排列比较整齐，有各向异性，但分子的排列是不稳定的，故A错误。气体分子之间的距离较大，所以气体的体积是指该气体的分子所能达到的空间的体积，而不是所有分子体积之和，故B正确。晶体由固态变成液态后，再由液态变成固态时，固态不一定还是晶体，故C错误。液体跟气体接触的表面存在一个薄层，叫作表面层，表面层里的分子比液体内部稀疏，分子间的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现为引力，露珠呈球形，这是表面张力作用的结果，故D正确。]4．(人教版选修3－3P25T1改编)对一定质量的气体来说，下列几点能做到的是()A．保持压强和体积不变而改变它的温度B．保持压强不变，同时升高温度并减小体积C．保持温度不变，同时增加体积并减小压强D．保持体积不变，同时增加压强并降低温度C[根据理想气体状态方程pVT＝C逐一分析，只有C正确。]5.(人教版选修3－3P23T2)如图所示，向一个空的铝制饮料罐(即易拉罐)中插入一根透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱(长度可以忽略)。如果不计大气压的变化，这就是一个简易的气温计。已知铝罐的容积是360cm3，吸管内部粗细均匀，横截面积为0.2cm2，吸管的有效长度为20cm，当温度为25℃时，油柱离管口10cm。(1)吸管上标刻温度值时，刻度是否应该均匀；(2)估算这个气温计的测量范围。[解析](1)由于罐内气体压强始终不变，所以V1T1＝V2T2，V1T1＝ΔVΔT，ΔV＝V1T1ΔT＝362298ΔT，ΔT＝298362·SΔL由于ΔT与ΔL成正比，刻度是均匀的。(2)ΔT＝298362×0.2×(20－10)K≈1.6K故这个气温计可以测量的温度范围为(25－1.6)℃～(25＋1.6)℃，即23.4～26.6℃。[答案](1)刻度是均匀的(2)23.4～26.6℃固体、液体的性质[依题组训练]1．(多选)(2015·全国卷Ⅰ)下列说法正确的是()A．将一块晶体敲碎后，得到的小颗粒是非晶体B．固体可以分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上有不同的光学性质C．由同种元素构成的固体，可能会由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体D．在合适的条件下，某些晶体可以转变为非晶体，某些非晶体也可以转变为晶体E．在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变BCD[A.将一晶体敲碎后，得到的小颗粒仍是晶体，故选项A错误；B.单晶体具有各向异性，有些单晶体沿不同方向上的光学性质不同，故选项B正确；C.例如金刚石和石墨由同种元素构成，但由于原子的排列方式不同而成为不同的晶体，故选项C正确；D.晶体与非晶体在一定条件下可以相互转化。如天然水晶是晶体，熔融过的水晶(即石英玻璃)是非晶体，也有些非晶体在一定条件下可转化为晶体，故选项D正确；E.熔化过程中，晶体的温度不变，但内能改变，故选项E错误。]2．(多选)(2019·郑州模拟)下列说法正确的是()A．单晶体和多晶体都有固定的熔点和规则的几何外形B．液体表面存在着张力是因为液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离C．布朗运动反映了花粉小颗粒内部分子的无规则运动D．密闭在汽缸里的一定质量的理想气体发生等压膨胀时，单位时间碰撞单位面积的器壁的气体分子数一定减少E．影响蒸发快慢以及影响人们对干爽与潮湿感受的因素是空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压的比值BDE[多晶体无规则的几何外形，故A错误；液体的表面张力是由于表层分子间距大于内层分子间距产生的，B正确；布朗运动反映了液体分子的无规则运动，C错误；气体的压强取决于分子的平均动能和分子密集程度，在等压膨胀过程中，气体压强不变，体积增大，温度升高，分子的平均动能增大，但分子密集程度减小，则单位时间内碰撞单位面积器壁的气体分子数一定减少，D正确；影响蒸发快慢及潮湿程度的物理量为相对湿度，故E正确。]3．蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示，甲、乙、丙三种固体在蜡熔化过程中温度T随加热时间t变化的图象如图丁所示，则()甲乙丙丁A．甲、乙为非晶体，丙是晶体B．甲、丙为晶体，乙是非晶体C．甲、丙为非晶体，乙是晶体D．甲为单晶体，乙为非晶体，丙为多晶体B[单晶体是各向异性的，熔化在晶体表面的石蜡是椭圆形。非晶体和多晶体是各向同性，则熔化在表面的石蜡是圆形，因此丙为单晶体，甲、乙可能是多晶体与非晶体，根据温度随加热时间变化的关系，可知甲、丙为晶体，乙是非晶体，所以选项B正确，A、C、D错误。]4．(多选)(2019·衡水金卷模拟)下列说法正确的是()A．在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类和毛细管的材质有关B．脱脂棉脱脂的目的在于使它从不被水浸润变为可以被水浸润，以便吸取药液C．烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明蜂蜡是晶体D．在空间站完全失重的环境下，水滴能收缩成标准的球形是因为液体表面张力的作用E．在一定温度下，当人们感到潮湿时，水蒸发慢，空气的绝对湿度一定较大ABD[在毛细现象中，毛细管中的液面有的升高，有的降低，这与液体的种类和毛细管的材质有关，选项A正确；脱脂棉脱脂的目的在于使它从不被水浸润变为可以被水浸润，以便吸取药液，选项B正确；烧热的针尖接触涂有蜂蜡薄层的云母片背面，熔化的蜂蜡呈椭圆形，说明云母片的物理性质具有各向异性，云母片是单晶体，选项C错误；在空间站完全失重的环境下，水滴能收缩成标准的球形是因为液体表面张力的作用，选项D正确；在一定温度下，空气的相对湿度越大，水蒸发越慢，人就感到越潮湿，故当人们感到潮湿时，空气的相对湿度一定较大，但绝对湿度不一定大，故E错误。]1．晶体和非晶体(1)凡是具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体。(2)凡是具有各向异性的物体必定是晶体，且是单晶体。(3)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。(4)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。2．液体表面张力形成原因表面层中分子间的距离比液体内部分子间的距离大，分子间的相互作用力表现为引力表面特性表面层分子间的引力使液面产生了表面张力，使液体表面好像一层绷紧的弹性薄膜表面张力的方向和液面相切，垂直于液面上的各条分界线表面张力的效果表面张力使液体表面具有收缩趋势，使液体表面积趋于最小，而在体积相同的条件下，球形的表面积最小典型现象球形液滴、肥皂泡、涟波、毛细现象，浸润和不浸润气体的性质及气体压强的计算[依题组训练]1．(多选)(2017·全国卷Ⅰ)氧气分子在0℃和100℃温度下单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率的变化分别如图中两条曲线所示。下列说法正确的是()A．图中两条曲线下面积相等B．图中虚线对应于氧气分子平均动能较小的情形C．图中实线对应于氧气分子在100℃时的情形D．图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目E．与0℃时相比，100℃时氧气分子速率出现在0～400m/s区间内的分子数占总分子数的百分比较大ABC[A对：面积表示总的氧气分子数，二者相等。B对：温度是分子平均动能的标志，温度越高，分子的平均动能越大，虚线为氧气分子在0℃时的情形，分子平均动能较小。C对：实线为氧气分子在100℃时的情形。D错：曲线给出的是分子数占总分子数的百分比。E错：速率出现在0～400m/s区间内，100℃时氧气分子数占总分子数的百分比较小。]2．(2019·北京高考)下列说法正确的是()A．温度标志着物体内大量分子热运动的剧烈程度B．内能是物体中所有分子热运动所具有的动能的总和C．气体压强仅与气体分子的平均动能有关D．气体膨胀对外做功且温度降低，分子的平均动能可能不变A[温度是分子平均动能的量度(标志)，A对；内能是物体内所有分子的分子动能和分子势能的总和，B错；气体压强不仅与分子的平均动能有关，还与分子的密集程度有关，C错；温度降低，则分子的平均动能变小，D错。]3．(多选)(2019·河北唐山模拟)对于一定质量的理想气体，下列论述正确的是()A．若单位体积内分子个数不变，当分子热运动加剧时