2019高考物理一轮复习 第十三章 热学 第2节 固体 液体 气体课件 新人教版.ppt

第2节固体液体气体,一、固体1.分类固体分为晶体和非晶体两类。晶体分单晶体和多晶体。,2.晶体与非晶体的比较,二、液体1.液体的表面张力(1)作用:液体的表面张力使液面具有收缩的趋势。(2)方向:表面张力跟液面相切,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。2.液晶的物理性质(1)具有液体的流动性。(2)具有晶体的光学各向异性。(3)在某个方向上看,其分子排列比较整齐,但从另一方向看,分子的排列是杂乱无章的。,三、饱和汽湿度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.湿度(1)绝对湿度:空气中所含水蒸气的压强。(2)相对湿度:空气的绝对湿度与同一温度下水的饱和汽压之比。(3)相对湿度公式,四、气体分子运动速率的统计分布气体实验定律理想气体1.气体和气体分子运动的特点,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)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=。(3)国际单位:帕斯卡,符号:Pa,1Pa=1N/m2。,3.气体实验定律,4.理想气体状态方程(1)理想气体:在任何温度、任何压强下都遵从气体实验定律的气体。,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,固体和液体的性质1.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。,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,2.液体表面张力(1)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。(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)表面张力的方向:和液面相切,垂直于液面上的各条分界线。(4)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。(5)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。,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,例1(多选)(2017贵州贵阳摸底)以下说法正确的是()A.金刚石、食盐都有确定的熔点B.饱和汽的压强与温度无关C.一些小昆虫可以停在水面上是由于液体表面张力的作用D.多晶体的物理性质表现为各向异性E.当人们感觉空气干燥时,空气的相对湿度一定较小,答案,解析,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,即学即练1.(多选)(2016江苏卷)在高原地区烧水需要使用高压锅。水烧开后,锅内水面上方充满饱和汽。停止加热,高压锅在密封状态下缓慢冷却。在冷却过程中,锅内水蒸气的变化情况为()A.压强变小B.压强不变C.一直是饱和汽D.变为未饱和汽,答案,解析,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,2.(多选)(2017湖南长沙岳麓区月考)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E.干湿泡湿度计的湿泡显示的温度低于干泡显示的温度,这是湿泡外纱布中的水蒸发吸热的结果,答案,解析,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,气体实验定律和理想气体状态方程的应用1.理想气体状态方程与气体实验定律的关系,2.几个重要的推论,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,例2(2017全国卷)一种测量稀薄气体压强的仪器如图甲所示,玻璃泡M的上端和下端分别连通两竖直玻璃细管K1和K2。K1长为l,顶端封闭,K2上端与待测气体连通;M下端经橡皮软管与充有水银的容器R连通。开始测量时,M与K2相通;逐渐提升R,直到K2中水银面与K1顶端等高,此时水银已进入K1,且K1中水银面比顶端低h,如图乙所示。设测量过程中温度、与K2相通的待测气体的压强均保持不变。已知K1和K2的内径均为d,M的容积为V0,水银的密度为,重力加速度大小为g。求:,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,(1)待测气体的压强;(2)该仪器能够测量的最大压强。,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,解析:(1)水银面上升至M的下端使玻璃泡中气体恰好被封住,设此时被封闭的气体的体积为V,压强等于待测气体的压强p。提升R,直到K2中水银面与K1顶端等高时,K1中水银面比顶端低h;设此时封闭气体的压强为p1,体积为V1,则,由力学平衡条件得p1=p+gh整个过程为等温过程,由玻意耳定律得pV=p1V1,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,(2)由题意知hl,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,思维点拨(1)由题意,水银面上升后,求出气体的状态参量,然后由玻意耳定律求出压强的表达式;(2)根据题意可知,M的直径不知道,所以当h=l时,能准确测量的压强最大,然后代入上式即可求出压强。,利用气体实验定律及气体状态方程解决问题的基本思路,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,即学即练3.(2016全国卷)一氧气瓶的容积为0.08m3,开始时瓶中氧气的压强为20个大气压。某实验室每天消耗1个大气压的氧气0.36m3。当氧气瓶中的压强降低到2个大气压时,需重新充气。若氧气的温度保持不变,求这瓶氧气重新充气前可供该实验室使用多少天。,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,答案:4天解析:设氧气开始时的压强为p1,体积为V1,压强变为p2(2个大气压)时,体积为V2。根据玻意耳定律得p1V1=p2V2重新充气前,用去的氧气在p2压强下的体积为V3=V2-V1设用去的氧气在p0(1个大气压)压强下的体积为V0,则有p2V3=p0V0设实验室每天用去的氧气在p0下的体积为V,则氧气可用的天数为,联立式,并代入数据得n=4天,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,力热综合问题实际问题中的研究对象除气体外,可以大致分为活塞和液柱(粗细均匀)两类。对于活塞,可以进行受力分析,列运动(平衡)方程。而液柱本身是流体,若出现在连通器里,则同一水平高度液面处压强相等;因此对于液柱,既可以按等同于活塞的分析方法,根据运动状态列方程,也可以按液体压强公式p=gh来计算,从而简化分析和计算。,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,例3(2017全国卷)一热气球体积为V,内部充有温度为Ta的热空气,气球外冷空气的温度为Tb。已知空气在1个大气压、温度T0时的密度为0,该气球内、外的气压始终都为1个大气压,重力加速度大小为g。(1)求该热气球所受浮力的大小;(2)求该热气球内空气所受的重力;(3)设充气前热气球的质量为m0,求充气后它还能托起的最大质量。,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,解析:(1)设1个大气压下质量为m的空气在温度为T0时的体积为V0,密度为,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,(2)气球内热空气所受的重力为G=(Ta)Vg,(3)设该气球还能托起的最大质量为m,由力的平衡条件得mg=f-G-m0g联立式得,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,思维点拨此题是热学问题和力学问题的综合题;一是知道阿基米德定律,知道温度不同时气体密度不同;二是能分析气球的受力情况列出平衡方程;三是根据气体实验定律列出相应方程。,1.选封闭气体为研究对象,根据过程特征选用气体定律建立方程。2.选物体为研究对象,根据运动状态由平衡条件或牛顿第二定律建立方程。3.气体压强是力学规律和热学规律之间联系的桥梁。,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,即学即练4.如图所示,一固定的竖直汽缸由一大一小两个同轴圆筒组成,两圆筒中各有一个活塞,已知大活塞的质量为m1=2.50kg,横截面积为S1=80.0cm2;小活塞的质量为m2=1.50kg,横截面积为S2=40.0cm2;两活塞用刚性轻杆连接,间距保持为l=40.0cm;汽缸外大气的压强为p=1.00105Pa,温度为T=303K。初始时大活塞与大圆筒底部相距,两活塞间封闭气体的温度为T1=495K。现汽缸内气体温度缓慢下降,忽略两活塞与汽缸壁之间的摩擦,重力加速度大小g取10m/s2。求:,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,(1)在大活塞与大圆筒底部接触前的瞬间,汽缸内封闭气体的温度。(2)缸内封闭的气体与缸外大气达到热平衡时,缸内封闭气体的压强。,答案:(1)330K(2)1.01105Pa解析:(1)设初始时气体体积为V1,在大活塞与大圆筒底部刚接触时,缸内封闭气体的体积为V2,温度为T2。由题给条件得,V2=S2l在活塞缓慢下移的过程中,用p1表示缸内气体的压强,由力的平衡条件得S1(p1-p)=m1g+m2g+S2(p1-p)故此过程缸内气体的压强不变。由盖吕萨克定律有,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,联立式并代入题给数据得T2=330K。(2)在大活塞与大圆筒底部刚接触时,由式得被封闭气体的压强为p1=1.10105Pa。在此后与汽缸外大气达到热平衡的过程中,被封闭气体的体积不变,设达到热平衡时被封闭气体的压强为p,由查理定律,有,联立式并代入题给数据得p=1.01105Pa。,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,关联气体的状态变化问题多个系统相互联系的定质量气体问题,往往以压强建立起系统间的关系,各系统独立进行状态分析,要确定每个研究对象的变化性质,分别应用相应的实验定律,并充分应用各研究对象之间的压强、体积、温度等量的有效关联。若活塞可自由移动,一般要根据活塞平衡确定两部分气体的压强关系。,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,例4(2017全国卷)如图,容积均为V的汽缸A、B下端有细管(容积可忽略)连通,阀门K2位于细管的中部,A、B的顶部各有一阀门K1、K3;B中有一可自由滑动的活塞(质量、体积均可忽略)。初始时,三个阀门均打开,活塞在B的底部;关闭K2、K3,通过K1给汽缸充气,使A中气体的压强达到大气压p0的3倍后关闭K1。已知室温为27,汽缸导热。,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,(1)打开K2,求稳定时活塞上方气体的体积和压强;(2)接着打开K3,求稳定时活塞的位置;(3)再缓慢加热汽缸内气体使其温度升高20,求此时活塞下方气体的压强。,解析:(1)设打开K2后,稳定时活塞上方气体的压强为p1,体积为V1。依题意,被活塞分开的两部分气体都经历等温过程。由玻意耳定律得p0V=p1V1(3p0)V=p1(2V-V1)联立式得,p1=2p0,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,(2)打开K3后,由式知,活塞必定上升。设在活塞下方气体与A中气体的体积之和为V2(V22V)时,活塞下方气体压强为p2。由玻意耳定律得(3p0)V=p2V2由式得,(3)设加热后活塞下方气体的压强为p3,气体温度从T1=300K升高到T2=320K的等容过程中,由查理定律得,将有关数据代入式得p3=1.6p0,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,思维点拨审题明确:一是开始被活塞分开的两部分气体都经历等温过程,可分别根据玻意耳定律列出方程求解;二是打开K3后,判断活塞上升还是下降,弄清稳定时的位置,找清两部分之间压强和体积关系,然后根据实验定律列出方程;三是再缓慢加热汽缸内气体后,分析活塞下方气体所遵循的定律,即可求解。,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,相关联气体问题涉及两部分(或两部分以上)气体,它们之间无气体交换,但在压强或体积这些量间有一定的关系,分析清楚这些关系往往是解决问题的关键。解决相关联问题的一般方法是:1.分别选取每部分气体为研究对象,确定初、末状态及其状态参量,根据气态方程写出状态参量间的关系式。2.分析相关联气体间的压强或体积之间的关系并写出关系式。3.联立求解并选择物理意义正确的解。,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,即学即练5.(2016全国卷)一U形玻璃管竖直放置,左端开口,右端封闭,左端上部有一光滑的轻活塞。初始时,管内汞柱及空气柱长度如图所示。用力向下缓慢推活塞,直至管内两边汞柱高度相等时为止。求此时右侧管内气体的压强和活塞向下移动的距离。已知玻璃管的横截面积处处相同;在活塞向下移动的过程中,没有发生气体泄漏;大气压强p0=75.0cmHg。环境温度不变。,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,答案:144cmHg9.42cm解析:设初始时,右管中空气柱的压强为p1,长度为l1;左管中空气柱的压强为p2=p0,长度为l2。活塞被下推h后,右管中空气柱的压强为p1,长度为l1;左管中空气柱的压强为p2,长度为l2。以cmHg为压强单位。由题给条件得p1=p0+(20.0-5.00)cmHg,由玻意耳定律得p1l1=p1l1联立式和题给条件得p1=144cmHg依题意p2=p1,命题点一,命题点二,命题点三,命题点四,由玻意耳定律得p2l2=p2l2联立式和题给条件得h=9.42cm,