第2讲 固体、液体和气体本节目录基础再现对点自测知能演练轻巧夺冠考点探究讲练互动技法提炼思维升华要点透析直击
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一、固体1．分类：固体分为______和________两类.晶体分________和_______．2．晶体与非晶体的比较单晶体多晶体非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典型物质石英、云母、食盐、硫酸铜玻璃、蜂蜡、松香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可以转化为晶体晶体非晶体单晶体多晶体二、液体1．液体的
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面张力(1)作用：液体的表面张力使液面具有______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_______．(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．收缩垂直三、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．热身体验1.关于晶体和非晶体，下列说法正确的是( )A．有规则几何外形的固体一定是晶体B．晶体的各向同性是由于组成它的微粒是按照一定的规则排列的，具有空间上的周期性C．晶体一定具有各向异性的特点D．某些物质微粒能够形成几种不同的空间分布2－1.关于液体的表面现象，下列说法正确的是( )A．液体表面层的分子分布比内部密B．液体有使其体积收缩到最小的趋势C．液体表面层分子之间只有引力而无斥力D．液体有使其表面积收缩到最小的趋势2－2.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．液晶的光学性质不随温度的变化而变化D．液晶的光学性质随光照的变化而变化3－1.关于饱和汽，下面说法不正确的是( )A．达饱和汽时液面上的气体分子的密度不断增大B．达饱和汽时液面上的气体分子的密度不变C．将未饱和汽转化成饱和汽可以保持温度不变,减小体积D．将未饱和汽转化成饱和汽可以保持体积不变,降低温度3－2.(2011·高考海南卷改编)关于空气湿度，下列说法正确的是( )A．当人们感到潮湿时，空气的绝对湿度一定较大B．当人们感到干燥时，空气的相对湿度一定较小C．空气的绝对湿度用空气中所含水蒸气的浓度表示D．空气的相对湿度定义为水的饱和蒸汽压与相同温度时空气中所含水蒸气的压强之比4．1859年麦克斯韦从理论上推导出了气体分子速率的分布规律，后来有许多实验验证了这一规律．若以横坐标v表示分子速率，纵坐标f(v)表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比．下面四幅图中能正确表示某一温度下气体分子速率分布规律的是( )5．为了将空气装入气瓶内,现将一定质量的空气等温压缩,空气可视为理想气体．下列图象能正确表示该过程中空气的压强p和体积V关系的是( )热身体验
答案
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与解析1．解析：选D。机械加工可以使任何固体具有规则几何外形，故A错；B项中是解释的各向异性，故B错；只有单晶体具有各向异性的特点，C错；同一物质微粒可以形成不同的空间分布，D正确．2－1.解析：选D.液体表面层的分子稀疏，分子力表现为引力，具有使表面积收缩到最小的趋势，故D正确．2－2.解析：选D.液晶是一种分子排列有一定规则但不稳定的流体，光学性质随温度、光照的变化而变化,故D正确.3－1.答案：A一、气体分子的运动特点与统计规律要点透析直击高考气体分子的运动特点①大量分子无规则运动，使气体分子频繁碰撞．例如标准状况下，1个空气分子在1s内跟其他空气分子碰撞的次数达65亿次②正是“频繁碰撞”，造成气体分子不断地改变运动方向，使得每个气体分子可自由运动的行程极短(理论研究指出，通常情况下气体分子自由运动行程的数量级仅为10－8m)，整体上呈现为杂乱无章的运动③分子运动的杂乱无章，使得分子在各个方向运动的机会均等统计规律内容在一定状态下，气体的大多数分子的速率都在某个数值附近，速率离开这个数值越远，具有这种速率的分子就越少，即气体分子速率总体上呈现出“中间多，两头少”的分布特征，很像伽尔顿板实验中各小格中落入小球数目的分布正态分布曲线即时应用1(2012·高考江苏卷)密闭在钢瓶中的理想气体,温度升高时压强增大．从分子动理论的角度分析，这是由于分子热运动的________增大了．该气体在温度T1、T2时的分子速率分布图象如图所示，则T1________(选填“大于”或“小于”)T2.解析：温度是分子平均动能大小的标志，温度升高时分子平均动能增大，大速率的分子占总分子数的比例增大，故T1小于T2.答案：平均动能 小于二、气体实验定律图象定律变化过程一定质量气体的两条图线图线特点玻意耳定律等温变化定律变化过程一定质量气体的两条图线图线特点查理定律等容变化等容变化在p－t图象中是通过t轴上－273.15℃的直线．在同一温度下，同一气体压强越大，气体的体积就越小，所以V1
题
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时，一定要看清纵、横坐标所代表的物理量.同时要注意横坐标表示的是摄氏温度还是热力学温度.即时应用2(2013·莆田检测)一定质量的理想气体经过一系列过程，如图所示．下列说法中正确的是( )A．a→b过程中，气体体积增大，压强减小B．b→c过程中，气体压强不变，体积增大C．c→a过程中，气体压强增大，体积变小D．c→a过程中，气体内能增大，体积变小答案：A三、理想气体状态方程与气体实验定律1．理想气体状态方程与气体实验定律的关系即时应用3(2012·高考重庆卷)如图为伽利略设计的一种测温装置示意图，玻璃管的上端与导热良好的玻璃泡连通，下端插入水中，玻璃泡中封闭有一定量的空气．若玻璃管内水柱上升，则外界大气的变化可能是( )A．温度降低，压强增大B．温度升高，压强不变C．温度升高，压强减小D．温度不变，压强减小考点1 对固、液体特性的考查(2011·高考山东卷改编)人类对物质属性的认识是从宏观到微观不断深入的过程，以下说法正确的是( )A．液晶的分子势能与体积无关B．晶体的物理性质都是各向异性的C．温度升高，每个分子的动能都增大D．露珠呈球状是由于液体表面张力的作用考点探究讲练互动例1【审题指导】 解答本题时应注意以下三点：(1)晶体和非晶体的性质，多晶体与单晶体的区别．(2)固体和液体的内能与体积及温度有关．(3)液体的性质与其对应的现象．【解析】 液晶是一类处于液态和固态之间的特殊物质，其分子间的作用力较强，在体积发生变化时需要考虑分子间力的作用，分子势能和体积有关，A错误．晶体分为单晶体和多晶体，单晶体物理性质表现为各向异性，多晶体物理性质表现为各向同性，B错误．温度升高时，分子的平均动能增大，但不是每一个分子动能都增大，C错误．露珠由于受到表面张力的作用，表面积有收缩到最小的趋势即呈球状，D正确．【答案】 D考点2 气体状态变化的图象一定质量理想气体的状态经历了如图所示的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与bc平行，则气体体积在( )A．ab过程中不断减小B．bc过程中保持不变C．cd过程中不断增加D．da过程中保持不变例2【解析】 由图象可知a→b温度不变，压强减小，所以体积增大，b→c是等容变化，体积不变，因此只有B正确．【答案】 B【方法总结】 气体状态变化的图象的应用技巧(1)求解气体状态变化的图象问题，应当明确图象上的点表示一定质量的理想气体的一个平衡状态，它对应着三个状态参量；图象上的某一条直线段或曲线段表示一定质量的理想气体状态变化的一个过程．(2)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．考点3 气体实验定律的应用(2012·高考新课标全国卷)如图，由U形管和细管连接的玻璃泡A、B和C浸泡在温度均为0℃的水槽中，B的容积是A的3倍．阀门S将A和B两部分隔开．A内为真空，B和C内都充有气体．U形管内左边水银柱比右边的低60mm.打开阀门S，整个系统稳定后，U形管内左右水银柱高度相等.假设U形管和细管中的气体体积远小于玻璃泡的容积.例3(1)求玻璃泡C中气体的压强(以mmHg为单位)；(2)将右侧水槽的水从0℃加热到一定温度时，U形管内左右水银柱高度差又为60mm，求加热后右侧水槽的水温．【解析】 (1)在打开阀门S前两水槽水温均为T0＝273K.设玻璃泡B中气体的压强为p1，体积为VB，玻璃泡C中气体的压强为pC，依题意有p1＝pC＋Δp①式中Δp＝60mmHg.打开阀门S后，两水槽水温仍为T0，设玻璃泡B中气体的压强为pB.依题意，有pB＝pC②玻璃泡A和B中气体的体积为V2＝VA＋VB③【答案】 (1)180mmHg (2)364K【方法总结】 应用气体定律或状态方程解题的一般步骤(1)明确研究对象(即选取一定质量的气体)；(2)确定气体在始、末状态的参量，若为两部分气体，注意找它们参量之间的关系；(3)结合气体定律或状态方程列式求解；(4)讨论结果的合理性．方法技巧汽缸类问题求解方法【范例】 (9分)如图所示,两个可导热的汽缸①竖直放置,它们的底部由一细管连通(忽略细管的容积)．两汽缸各有一个活塞，质量分别为m1和m2，活塞与汽缸无摩擦，活塞的下方为理想气体，上方为真空②.当气体处于平衡状态时③，两活塞位于同一高度h.已知m1＝3m，m2＝2m，现在两活塞上同时各放一质量为m的物块，求气体再次达到平衡后两活塞的高度差是多少④？(假定环境的温度始终保持为T0⑤)技法提炼思维升华寻规探法批注①：汽缸内气体与外界温度保持相同；批注②：气体压强等于活塞重力产生的压强；批注③：两部分气体初状态压强相等，活塞处于力学平衡状态；批注④：分析两活塞再次平衡时气体所处状态；批注⑤：气体温度恒为T0，做等温变化，利用玻意耳定律求解．【方法提炼】 几种常见类型的处理方法(1)系统处于力学平衡状态，需综合应用气体定律和物体的平衡条件解题.(2)气体系统处于力学非平衡状态，需要综合应用气体定律和牛顿运动定律解题.(3)封闭气体的容器(如汽缸、活塞、玻璃管等)与气体发生相互作用的过程中，如果满足守恒定律的适用条件，可根据相应的守恒定律解题.(4)两个或多个汽缸封闭着几部分气体，并且汽缸之间相互关联的问题，解答时应分别研究各部分气体，找出它们各自遵循的规律，并写出相应的方程，还要写出各部分气体之间压强或体积关系式，最后联立求解.知能演练轻巧夺冠本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放第3讲 热力学定律与能量守恒本节目录基础再现对点自测知能演练轻巧夺冠考点探究讲练互动技法提炼思维升华要点透析直击高考基础再现对点自测知识清单一、热力学第一定律和能量守恒定律1．改变物体内能的两种方式(1)______；(2)________．2．热力学第一定律(1)内容：一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和．(2)表达式：ΔU＝Q＋W3．能的转化和守恒定律(1)内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变．做功热传递(2)第一类永动机：违背能量守恒定律的机器被称为第一类永动机．它是不可能制成的．二、热力学第二定律1．常见的两种表述(1)克劳修斯表述：热量不能自发地从_______物体传到______物体．(2)开尔文表述：不可能从_________吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响．2．第二类永动机：违背宏观热现象方向性的机器被称为第二类永动机．这类永动机不违背______________，但它违背了_______________，也是不可能制成的．低温高温单一热源能量守恒定律热力学第二定律热身体验1－1.(2013·福建八校联考)下列有关物体内能改变的判断中,正确的是( )A．外界对物体做功，物体的内能一定增加B．外界对物体传递热量，物体的内能一定增加C．物体对外界做功，物体的内能一定减少D．物体向外界放热，物体的内能可能增加1－2.一定量气体，从外界吸收热量200J，同时内能减少20J，下列说法中正确的是( )A．气体对外做功180J B．气体对外做功220JC．外界对气体做功180JD．外界对气体做功220J2－1.对热力学第二定律，下列理解正确的是( )A．自然界进行的一切宏观过程都是可逆的B．自然界进行的涉及热现象的宏观过程虽具有方向性，但有时也是可逆的C．热量不可能由低温物体传递到高温物体D．由热力学第二定律可知热量从低温物体传向高温物体是可能的，从单一热源吸收热量，完全变成功也是可能的2－2.根据热力学第二定律，下列说法中正确的是( )A．不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化B．没有冷凝器，只有单一的热源,能将从单一热源吸收的热量全部用来做功,而不引起其他变化的热机是可以实现的C．制冷系统将冰箱里的热量传给外界较高温度的空气中而不引起其他变化D．使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化，在技术提高后可以实现热身体验答案与解析1－1.解析：选D.做功与热传递在改变物体的内能上是等效的,物体内能的变化情况取决于做功与热传递的综合情况，A、B、C错误，D正确．1－2.解析：选B.根据ΔU＝Q＋W，Q＝200J,ΔU＝－20J,所以W＝－220J，即对外做功220J，B项正确．2－1.解析：选D.由热力学第二定律可知，热量不可能从低温物体传到高温物体，而不引起其他变化，由此说明热量由低温物体传到高温物体是可能的，但要引起其他变化，凡是自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都是不可逆的,故A、B、C错；D项中是可以实现的,但必须有其他影响，故D正确．2－2.解析：选A.热力学第二定律揭示了与热现象有关的物理过程的方向性．机械能和内能的转化过程具有方向性，机械能可以全部转化为内能，而内能要全部转化为机械能必须借助外界的帮助，因而引起其他变化，故A正确，B错误；热传导过程也具有方向性，热量能自发地从高温物体传给低温物体，但要从低温物体传递到高温物体，必然引起其他变化(外界对系统做功)，故C、D错误．一、对热力学第一定律的理解1．热力学第一定律不仅反映了做功和热传递这两种方式改变内能的过程是等效的，而且给出了内能的变化量和做功与热传递之间的定量关系．此定律是标量式，应用时热量的单位应统一为国际单位制中的焦耳．2．对公式ΔU＝Q＋W符号的规定要点透析直击高考符号WQΔU＋外界对物体做功物体吸收热量内能增加－物体对外界做功物体放出热量内能减少3.三种特殊情况(1)若过程是绝热的，则Q＝0，W＝ΔU，外界对物体做的功等于物体内能的增加．(2)若过程中不做功，即W＝0，则Q＝ΔU，物体吸收的热量等于物体内能的增加．(3)若过程的始末状态物体的内能不变，即ΔU＝0，则W＋Q＝0或W＝－Q,外界对物体做的功等于物体放出的热量．特别提醒：(1)应用热力学第一定律时要明确研究的对象是哪个物体或者是哪个热力学系统.(2)应用热力学第一定律计算时,要依照符号法则代入数据.对结果的正、负也同样依照规则来解释其意义.即时应用1(2013·杭州模拟)一定质量的理想气体在下列哪些过程中，一定对外界放出了热量的过程是( )A．温度保持不变，体积逐渐膨胀B．体积保持不变，温度逐渐升高C．温度保持不变，体积逐渐收缩D．温度逐渐升高，压强逐渐减小解析：选C.体积增大，气体向外界做功，温度不变，内能不变，故一定吸收了热量，A错误．体积不变，气体与外界不做功，温度升高，内能增大，则只能气体吸收热量，B错误．体积减小，外界对气体做功，温度不变,内能不变,故一定向外放出热量，C正确．温度升高,压强减小,则内能变大，体积增大,气体向外界做功,故一定吸收热量，D错误.二、对热力学第二定律的理解1．在热力学第二定律的表述中，“自发地”、“不产生其他影响”的涵义(1)“自发地”指明了热传递等热力学宏观现象的方向性，不需要借助外界提供能量的帮助．(2)“不产生其他影响”的涵义是发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响．如吸热、放热、做功等．2．热力学第二定律的实质热力学第二定律的每一种表述，都揭示了大量分子参与宏观过程的方向性，进而使人们认识到自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性．3．热力学过程方向性实例特别提醒：热量不可能自发地从低温物体传到高温物体，但在有外界影响的条件下，热量可以从低温物体传到高温物体，如电冰箱；在引起其他变化的条件下内能可以全部转化为机械能，如气体的等温膨胀过程.即时应用2下列说法中正确的是( )A．一切涉及热现象的宏观过程都具有方向性B．一切不违反能量守恒与转化定律的物理过程都是可能实现的C．由热力学第一定律可以判断物理过程能否自发进行D．一切物理过程都不可能自发地进行答案：A考点1 热力学第一定律的应用(2011·高考江苏卷)如图所示，内壁光滑的汽缸水平放置，一定质量的理想气体被活塞密封在汽缸内，外界大气压强为p0.现对汽缸缓慢加热，气体吸收热量Q后，体积由V1增大为V2.则在此过程中，气体分子平均动能________(选填“增大”、“不变”或“减小”)，气体内能变化了________．考点探究讲练互动例1【解析】 温度是分子热运动平均动能的标志,温度升高，气体分子平均动能增大．根据热力学第一定律得：ΔU＝Q＋W，而W＝－p0SΔL＝－p0ΔV＝－p0(V2－V1)，所以气体内能变化了ΔU＝Q－p0(V2－V1)．【答案】 增大 Q－p0(V2－V1)【规律总结】 (1)气体体积与做功相关，体积增大，对外做功,体积减小,对气体做功.(气体向真空中膨胀，不做功).(2)气体温度与内能相关，温度升高，内能增大,温度降低，内能减小．考点2 热力学第二定律的理解关于热力学第二定律，下列说法不正确的是( )A．可以从单一热源吸收热量，使之完全变为有用功B．热量能够从高温物体传到低温物体，也能从低温物体传到高温物体C．功转变为热的实际宏观自然过程是不可逆过程D．汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气,想办法使它们自发地分离，既清洁了空气，又变废为宝例2【解析】 可以从单一热源吸收热量，使之完全变为有用功，也能够使热量从低温物体传给高温物体，但要引起其他变化，A、B正确；根据热力学第二定律，一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的，C正确；汽车尾气中各类有害气体排入大气后严重污染了空气，使它们自发地分离是不可能的，D错误．【答案】 D考点3 气体实验定律与热力学定律的综合(2012·高考浙江自选模块)一定质量的理想气体,状态从A→B→C→D→A的变化过程可用如图所示的p－V图线描述，图中p1、p2、V1、V2和V3为已知量．(1)气体状态从A到B是________过程(填“等容”、“等压”或“等温”)；例3(2)状态从B到C的变化过程中，气体的温度________(填“升高”、“不变”或“降低”)；(3)状态从C到D的变化过程中，气体________(填“吸热”或“放热”)；(4)状态从A→B→C→D的变化过程中，气体对外界所做的总功为________．【答案】 (1)等压 (2)降低 (3)放热(4)p2(V3－V1)－p1(V3－V2)【方法总结】实验定律与热力学定律综合问题的处理方法(1)气体实验定律研究对象是一定质量的理想气体．(2)解决具体问题时，分清气体的变化过程是求解问题的关键，根据不同的变化，找出与之相关的气体状态参量，利用相关规律解决．(3)对理想气体，只要体积变化外界对气体(或气体对外界)要做功W＝pΔV；只要温度发生变化,其内能要发生变化.(4)结合热力学第一定律ΔU＝W十Q求解问题．易错辨析对做功概念不清造成错误【范例】 一定质量的理想气体被活塞封闭在透热的汽缸中，如图所示．不计活塞与汽缸的摩擦，当用外力向上缓慢拉动活塞的过程中，环境温度保持不变．下列判断正确的是( )A．拉力对气体做正功，气体内能增加，吸收热量B．拉力对气体做正功，气体内能保持不变，放出热量C．气体对外做功，内能减小，放出热量D．气体对外做功，内能不变，吸收热量技法提炼思维升华错因剖析错解1：拉力对活塞做功，误认为对气体做功，因而错选A或B.错解2：气体对外做功，而没考虑吸放热情况，误选C.【正确解析】 活塞缓慢上移的过程中，气体膨胀对活塞做功，而气体温度保持不变，内能不变，由热力学第一定律ΔU＝W＋Q＝0知，Q＞0，即吸收热量,故只有D正确．【答案】 D【真知灼见】 判断气体做功的正负时，要看体积变化，体积增大，气体对外界做功，体积减小，外界对气体做功.但要注意气体向真空中自由膨胀时，不对外界做功.知能演练轻巧夺冠本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放
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