2021版物理全能大一轮复习人教版讲义：选修3-3热学2　固体、液体与气体

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2讲　固体、液体与气体　　　　　　　

必备知识

一、固体

1.晶体和非晶体:

2.晶体的微观结构:

晶体微粒在空间排列上具有规律性、周期性。

二、液体与液晶

1.液体的表面张力:

(1)液体的表面张力是液体表面各部分间相互吸引的力;表面张力使液面具有收缩到表面积最小的趋势;表面张力跟液面相切,且跟这部分液面的分界线垂直。

(2)影响大小的因素: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。

(3)产生原因:由于液面分子间距大于液体内部分子间距,即r>r0,表面分子间表现为引力,宏观上表现为使液面收缩。

2.液体的毛细现象:浸润液体在细管中上升以及不浸润液体在细管中下降的现象。

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。

三、气体

1.气体分子运动的特点:

(1)气体分子间距较大,分子力可以忽略,因此分子间除碰撞外不受其他力的作用,故气体能充满整个空间。

(2)分子做无规则的运动,速率有大有小,且时时变化,大量分子的速率按“中间多,两头少”的规律分布。

(3)温度升高时,速率小的分子数减少,速率大的分子数增多,分子的平均速率将增大,但速率分布规律不变。

2.气体的状态参量:

(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=。

③决定因素:

宏观上:决定于气体的温度和体积。

微观上:决定于分子的平均动能和分子数密度。

(2)气体的温度。

①物理意义:宏观上表示物体的冷热程度,微观上是分子平均动能的标志。

②热力学温度与摄氏温度的关系:T=t+273.15 K。 

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。

①理想气体是经过科学抽象而建立的理想化模型,实际上并不存在。

②理想气体不考虑分子间作用力,不存在分子间势能,内能只与温度有关,与体积无关。

③实际气体(特别是不易液化的气体)在压强不太大,温度不太低时可看作理想气体。

(2)理想气体状态方程:=或=C(常量)。

四、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:饱和汽压随温度而变。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)定义:空气的潮湿程度。

(2)绝对湿度:空气中所含水蒸气的压强。

(3)相对湿度:在某一温度下,空气中水蒸气的压强与同一温度下水的饱和汽压之比,称为空气的相对湿度,即:相对湿度=×100%

基础小题

1.判断下列题目的正误。

(1)晶体一定具有规则的几何外形。 (　　)

(2)晶体的物理性质都是各向异性的。 (　　)

(3)晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化。 (　　)

(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)饱和汽压是指饱和汽的压强。 (　　)

(7)相对湿度过小时,人会感觉空气干燥。 (　　)

提示:(1)×。单晶体具有规则的几何形状,而多晶体和非晶态没有规则的几何形状。

(2)×。各向异性是由分子的排列规律决定的,多晶体物理性质不一定各向异性,单晶体物理性质表现出各向异性。

(3)√。晶体和非晶体没有绝对的界限,在一定条件下可以相互转化。

(4)×。液晶是一种独立的物质状态,既不是液体,也不是晶体。

(5)√。船浮于水面上是由于受到浮力的作用,不是由于液体的表面张力。

(6)√。饱和汽压实质上就是处于饱和状态的蒸汽所具有的压强。

(7)√。相对湿度过小时,人会感觉空气干燥。

2.如图所示,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              (　　)

A.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

【解析】选A。明确饱和汽压的定义,知道饱和汽压是指空气中水蒸气的压强,而饱和汽压只与温度有关;同时明确湿度计的原理,知道水蒸发时会带走部分热量。空气温度不变,但温度计示数减小,说明纱布中的水蒸发时带走部分热量,从而使温度减小,故说明空气中的绝对湿度减小,而由于温度不变,故饱和汽压不变,相对湿度减小;故A正确,B、C、D错误。

3.(教材改编题)如图所示,把玻璃管的裂口放在火焰上烧熔,它的尖端就变钝了,产生这一现象的原因是              (　　)

A.玻璃是非晶体,熔化再凝固后变成晶体

B.玻璃是晶体,熔化再凝固后变成非晶体

C.熔化的玻璃表面分子间表现为引力使其表面绷紧

D.熔化的玻璃表面分子间表现为斥力使其表面扩张

【解析】选C。玻璃是非晶体,熔化再凝固后仍然是非晶体,故A、B错误;细玻璃管尖端放在火焰上烧溶后尖端变成球形,是表面张力的作用,因为表面张力具有使液体表面绷紧即减小表面积的作用,而体积相同情况下球的表面积最小,故呈球形,故C正确,D错误。

 4.(多选)把一条细棉线的两端系在铁丝环上,棉线处于松弛状态。将铁丝环浸入肥皂液里,拿出来时环上留下一层肥皂液的薄膜,这时薄膜上的棉线仍是松弛的,如图所示。用烧热的针刺破某侧的薄膜,观察到棉线的形状,图中所标的箭头方向合理的是              (　　)

A　　 　　B　　 　　C　 　　　D

【解析】选A、D。凡作用于液体表面,使液体表面积缩小的力,称为液体表面张力。它产生的原因是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。先把棉线拴在铁丝环上,再把环在肥皂液里浸一下,使环上布满肥皂液薄膜。膜中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,所以产生收缩效果;用烧热的针刺破一侧的薄膜,另一侧的水膜具有收缩趋势,能使其面积最小,故A、D正确,C错误;题目已经说明用烧热的针刺破某侧的薄膜,故不可能出现图B所示情况,故B错误;故选A、D。

5.对于液体在器壁附近的液面发生弯曲的现象,如图所示,对此有下列几种解释,其中正确的是              (　　)

①Ⅰ图中表面层分子的分布比液体内部疏

②Ⅰ图中附着层分子的分布比液体内部密

③Ⅱ图中表面层分子的分布比液体内部密

④Ⅱ图中附着层分子的分布比液体内部疏

A.只有①对　　　　　　 B.只有③④对

C.只有①②④对    D.全对

【解析】选C。液体表面张力的原因是液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离,液面分子间表现为引力;附着层中的分子同时受到固体分子和液体内部分子的吸引,若附着层中的液体分子受固体分子的吸引比内部液体分子弱,那么附着层中的液体分子比液体内部稀硫,这时在附着层中就出现跟表面张力相似的收缩力,使跟固体接触的液体表面有缩小的趋势,因而形成不浸润现象;反之出现浸润现象。液体表面具有收缩的趋势,即液体表面表现为张力,是液体表面分子间距离大于液体内部分子间的距离,密度较小,且液面分子间表现为引力;故表面层Ⅰ、Ⅱ内分子的分布比液体内部疏,故①正确,③错误;附着层Ⅰ内分子与容器壁间引力大于内部液体分子引力,附着层分子距离小,密度大;故②正确;附着层Ⅱ内分子与容器壁间吸引力小于内部液体分子引力,附着层分子距离大,密度小;故④正确;故C正确,A、B、D错误,故选C。

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