（江苏专用）2020版高考物理总复习 第十二章 热学 第2讲 固体 液体和气体教案（选修3-3）

第2讲固体液体和气体知识排查固体的微观结构、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2.晶体的微观结构(1)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。(2)用晶体的微观结构解释晶体的特点现象原因晶体有规则的外形由于内部微粒有规则的排列晶体各向异性由于内部从任一结点出发在不同方向的相同距离上的微粒数不同晶体的多形性由于组成晶体的微粒可以形成不同的空间点阵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。(4)液晶的物理性质很容易在外界的影响下发生改变。液体的表面张力现象1.概念液体表面各部分间互相吸引的力。2.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。3.方向表面张力跟液面相切，且跟这部分液面的分界线垂直。4.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。饱和汽、未饱和汽和饱和汽压相对湿度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。气体实验定律理想气体1.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)大小：气体的压强在数值上等于气体作用在单位面积上的压力。公式：p＝FS。(3)常用单位及换算关系：①国际单位：帕斯卡，符号：Pa，1Pa＝1N/m2。②常用单位：标准大气压(atm)；厘米汞柱(cmHg)。③换算关系：1atm＝76cmHg＝1.013×105Pa≈1.0×105Pa。2.气体和气体分子运动的特点3.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＝p2T2或p1p2＝T1T2V1T1＝V2T2或V1V2＝T1T24.理想气体的状态方程(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)理想气体的状态方程一定质量的理想气体状态方程：p1V1T1＝p2V2T2或pVT＝C。小题速练思考判断(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)晶体有天然规则的几何形状，是因为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)水蒸气达到饱和时，水蒸气的压强不再变化，这时，水不再蒸发和凝结。()(7)压强极大的气体不遵从气体实验定律。()答案(1)×(2)×(3)√(4)×(5)√(6)×(7)√固体性质的理解晶体和非晶体(1)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。(2)只要是具有各向异性的物体必定是晶体，且是单晶体。(3)只要是具有确定熔点的物体必定是晶体，反之，必是非晶体。(4)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。【例1】(2018·南通模拟)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.在合适的条件下，某些晶体可以转化为非晶体，某些非晶体也可以转化为晶体D.在熔化过程中，晶体要吸收热量，但温度保持不变，内能也保持不变解析晶体有固定的熔点，并不会因为颗粒的大小而改变，即使敲碎为小颗粒，仍旧是晶体，选项A错误；固体分为晶体和非晶体两类，有些晶体在不同方向上光学性质不同，表现为晶体具有各向异性，选项B正确；晶体的分子排列结构如果遭到破坏就可能形成非晶体，反之亦然，选项C正确；熔化过程中，晶体要吸热，温度不变，但是内能增大，选项D错误。答案BC【例2】在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上石蜡，用烧热的针接触其上一点，石蜡熔化的范围分别如图1(a)、(b)、(c)所示，而甲、乙、丙三种固体在熔化过程中温度随加热时间变化的关系如图(d)所示。则由此可判断出甲为________，乙为________，丙为________。(填“单晶体”“多晶体”或“非晶体”)图1解析晶体具有确定的熔点，非晶体没有确定的熔点。单晶体的物理性质具有各向异性，多晶体的物理性质具有各向同性。答案多晶体非晶体单晶体液体性质的理解1.液体表面张力(1)形成的原因：表面层中分子间距离比液体内部分子间距离大，分子间的相互作用力表现为引力。(2)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，分子势能大于液体内部的分子势能。(3)表面张力的大小：跟边界线的长度、液体的种类、温度都有关系。2.饱和汽压与液体处于动态平衡的蒸汽叫饱和汽，在一定温度下饱和汽的分子数密度是一定的，所以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。由此可见饱和汽压与温度有关，随温度升高蒸汽分子数密度增加，饱和汽压与饱和汽的体积无关。【例3】(2018·江苏东海一中模拟)下列说法正确的是______。A.悬浮在水中的花粉的布朗运动反映了花粉分子的热运动B.空中的小雨滴呈球形是水的表面张力作用的结果C.彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点D.高原地区水的沸点较低，这是高原地区温度较低的缘故解析水中花粉的布朗运动，反映的是水分子的热运动规律，则A项错误；由于表面张力作用使空中雨滴呈球形，则B项正确；液晶的光学性质是各向异性，液晶显示器正是利用了这种性质，C项正确；高原地区大气压较低，对应的水的沸点较低，D项错误。答案BC【例4】(2019·扬州中学月考)关于饱和汽和相对湿度，下列说法中正确的是________。A.使未饱和汽变成饱和汽，可采用降低温度的方法B.空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的压强越接近饱和汽压C.密闭容器中装有某种液体及其饱和蒸汽，若温度升高，同时增大容器的容积，饱和汽压可能会减小D.相对湿度过小时，人会感觉空气干燥解析饱和汽压是物质的一个重要性质，它的大小取决于物质的本性和温度，温度越高，饱和汽压越大，则使未饱和汽变成饱和汽，可采用降低温度的方法，故A项正确；根据相对湿度的特点可知，空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的压强越接近饱和汽压，故B项正确；温度升高，饱和汽压增大，故C项错误；相对湿度过小时，人会感觉空气干燥，故D项正确。答案ABD分析液体性质注意四点(1)液体表面层分子间距较大，表现为引力，其效果使表面积尽量收缩；(2)沸腾发生在液体内部和表面，蒸发发生在液体表面；(3)未饱和汽压及饱和汽压与大气压无关，与体积无关；(4)人们感觉到的湿度是相对湿度而非绝对湿度。气体实验定律的应用1.气体实验定律(1)温度不变：p1V1＝p2V2(玻意耳定律)(2)体积不变：p1T1＝p2T2(查理定律)(3)压强不变：V1T1＝V2T2(盖—吕萨克定律)2.两个重要的推论(1)查理定律的推论：Δp＝p1T1ΔT(2)盖—吕萨克定律的推论：ΔV＝V1T1ΔT【例5】(2018·连云港模拟)如图2所示，足够长的圆柱形汽缸竖直放置，其横截面积为1×10－3m2，汽缸内有质量m＝2kg的活塞，活塞与汽缸壁封闭良好，不计摩擦。开始时活塞被销子K销于如图位置，离缸底12cm，此时汽缸内被封闭气体的压强为1.5×105Pa，温度为300K。外界大气压为1.0×105Pa，g取10m/s2。图2(1)现对密闭气体加热，当温度升到400K时，其压强多大？(2)若在此时拔去销子K，活塞开始向上运动，当它最后静止在某一位置时，汽缸内气体的温度为360K，则这时活塞离缸底的距离为多少？解析(1)由题意可知气体体积不变，状态Ⅰ：p1＝1.5×105Pa，T1＝300K，V1＝1×10－3×0.12m3状态Ⅱ：p2＝？，T2＝400K由等容变化有p1T1＝p2T2代入数据解得p2＝2×105Pa。(2)状态Ⅲ：p3＝p0＋mgS＝1.2×105Pa，T3＝360K，V3＝1×10－3×lm3由理想气体状态方程有p1V1T1＝p3V3T3代入数据解得l＝0.18m＝18cm。答案(1)2×105Pa(2)18cm气体状态变化的图象问题四类图象分析类别图线特点举例p－VpV＝CT(其中C为恒量)，即pV之积越大的等温线，温度越高，线离原点越远p－1Vp＝CT1V，斜率k＝CT，即斜率越大，温度越高p－Tp＝CVT，斜率k＝CV，即斜率越大，体积越小V－TV＝CpT，斜率k＝Cp，即斜率越大，压强越小【例6】如图3所示，一定质量的理想气体，从图示A状态开始，经历了B、C状态，最后到D状态，下列判断中正确的是________。图3A.A→B温度升高，压强不变B.B→C体积不变，压强变大C.B→C体积不变，压强不变D.C→D体积变小，压强变大解析由题图可知，在A→B的过程中，气体温度升高体积变大，且体积与温度成正比，由pVT＝C，气体压强不变，故选项A正确；由题图可知，在B→C的过程中，体积不变而温度降低，由pVT＝C可知，压强p减小，故选项B、C错误；由题图可知，在C→D的过程中，气体温度不变，体积减小，由pVT＝C可知，压强p增大，故选项D正确。答案AD气体状态变化图象的应用技巧在V－T图象(或p－T图象)中，比较两个状态的压强(或体积)大小，可以比较这两个状态到原点连线的斜率的大小，其规律是：斜率越大，压强(或体积)越小；斜率越小，压强(或体积)越大。对气体热现象微观意义的理解温度一定时，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，但不是每个分子的速率都增大。【例7】(2018·清江中学模拟)某种气体在不同温度下的气体分子速率分布曲线如图4所示，图中f(v)表示v处单位速率区间内的分子数百分率，由图可知________。图4A.气体的所有分子，其速率都在某个数值附近B.某个气体分子在高温状态时的速率可能与低温状态时相等C.高温状态下大多数分子的速率大于低温状态下大多数分子的速率D.高温状态下分子速率的分布范围相对较小解析由不同温度下的分子速率分布曲线可知，在一定温度下，大多数分子的速率都接近某个数值，但不是说其余少数分子的速率都小于该数值，有个别分子的速率会更大，故A错误；高温状态下大部分分子的速率大于低温状态下大部分分子的速率，不是所有，有个别分子的速率会更大或更小，故B、C正确；温度是分子平均动能的标志，温度高则分子速率大的占多数，即高温状态下分子速率的分布范围相对较大，故D错误。答案BC1.(2018·江苏单科)(1)如图5所示，一支温度计的玻璃泡外包着纱布，纱布的下端浸在水中。纱布中的水在蒸发时带走热量，使温度计示数低于周围空气温度。当空气温度不变，若一段时间后发现该温度计示数减小，则________。图5A.空气的相对湿度减小B.空气中水蒸气的压强增大C.空气中水的饱和汽压减小D.空气中水的饱和汽压增大(2)