2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十三章 熱學(xué) 第2節(jié) 固體 液體 氣體課件 新人教版.ppt

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第2節(jié)固體液體氣體,一、固體1.分類固體分為晶體和非晶體兩類。晶體分單晶體和多晶體。,,,,,,2.晶體與非晶體的比較,,,,,二、液體1.液體的表面張力(1)作用:液體的表面張力使液面具有收縮的趨勢。(2)方向:表面張力跟液面相切,跟這部分液面的分界線垂直。(3)大小:液體的溫度越高,表面張力越小;液體中溶有雜質(zhì)時,表面張力變小;液體的密度越大,表面張力越大。2.液晶的物理性質(zhì)(1)具有液體的流動性。(2)具有晶體的光學(xué)各向異性。(3)在某個方向上看,其分子排列比較整齊,但從另一方向看,分子的排列是雜亂無章的。,,,三、飽和汽濕度1.飽和汽與未飽和汽(1)飽和汽:與液體處于動態(tài)平衡的蒸汽。(2)未飽和汽:沒有達到飽和狀態(tài)的蒸汽。2.飽和汽壓(1)定義:飽和汽所具有的壓強。(2)特點:液體的飽和汽壓與溫度有關(guān),溫度越高,飽和汽壓越大,且飽和汽壓與飽和汽的體積無關(guān)。,3.濕度(1)絕對濕度:空氣中所含水蒸氣的壓強。(2)相對濕度:空氣的絕對濕度與同一溫度下水的飽和汽壓之比。(3)相對濕度公式,四、氣體分子運動速率的統(tǒng)計分布氣體實驗定律理想氣體1.氣體和氣體分子運動的特點,2.氣體的壓強(1)產(chǎn)生原因:由于氣體分子無規(guī)則的熱運動,大量的分子頻繁地碰撞器壁產(chǎn)生持續(xù)而穩(wěn)定的壓力。(2)大小:氣體的壓強在數(shù)值上等于氣體作用在單位面積上的壓力。公式:p=。(3)國際單位:帕斯卡,符號:Pa,1Pa=1N/m2。,,,,,3.氣體實驗定律,,4.理想氣體狀態(tài)方程(1)理想氣體:在任何溫度、任何壓強下都遵從氣體實驗定律的氣體。,,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,固體和液體的性質(zhì)1.晶體和非晶體(1)單晶體具有各向異性,但不是在各種物理性質(zhì)上都表現(xiàn)出各向異性。(2)只要是具有各向異性的物體必定是晶體,且是單晶體。(3)只要是具有確定熔點的物體必定是晶體,反之,必是非晶體。,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,2.液體表面張力(1)形成原因:表面層中分子間的距離比液體內(nèi)部分子間的距離大,分子間的相互作用力表現(xiàn)為引力。(2)表面特性:表面層分子間的引力使液面產(chǎn)生了表面張力,使液體表面好像一層繃緊的彈性薄膜,分子勢能大于液體內(nèi)部的分子勢能。(3)表面張力的方向:和液面相切,垂直于液面上的各條分界線。(4)表面張力的效果:表面張力使液體表面具有收縮趨勢,使液體表面積趨于最小,而在體積相同的條件下,球形的表面積最小。(5)表面張力的大小:跟邊界線的長度、液體的種類、溫度都有關(guān)系。,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,例1(多選)(2017貴州貴陽摸底)以下說法正確的是()A.金剛石、食鹽都有確定的熔點B.飽和汽的壓強與溫度無關(guān)C.一些小昆蟲可以停在水面上是由于液體表面張力的作用D.多晶體的物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性E.當人們感覺空氣干燥時,空氣的相對濕度一定較小,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,即學(xué)即練1.(多選)(2016江蘇卷)在高原地區(qū)燒水需要使用高壓鍋。水燒開后,鍋內(nèi)水面上方充滿飽和汽。停止加熱,高壓鍋在密封狀態(tài)下緩慢冷卻。在冷卻過程中,鍋內(nèi)水蒸氣的變化情況為()A.壓強變小B.壓強不變C.一直是飽和汽D.變?yōu)槲达柡推?答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,2.(多選)(2017湖南長沙岳麓區(qū)月考)下列說法正確的是()A.懸浮在水中的花粉的布朗運動反映了花粉分子的熱運動B.空中的小雨滴呈球形是水的表面張力作用的結(jié)果C.彩色液晶顯示器利用了液晶的光學(xué)性質(zhì)具有各向異性的特點D.高原地區(qū)水的沸點較低,這是高原地區(qū)溫度較低的緣故E.干濕泡濕度計的濕泡顯示的溫度低于干泡顯示的溫度,這是濕泡外紗布中的水蒸發(fā)吸熱的結(jié)果,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,氣體實驗定律和理想氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用1.理想氣體狀態(tài)方程與氣體實驗定律的關(guān)系,2.幾個重要的推論,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,例2(2017全國卷Ⅲ)一種測量稀薄氣體壓強的儀器如圖甲所示,玻璃泡M的上端和下端分別連通兩豎直玻璃細管K1和K2。K1長為l,頂端封閉,K2上端與待測氣體連通;M下端經(jīng)橡皮軟管與充有水銀的容器R連通。開始測量時,M與K2相通;逐漸提升R,直到K2中水銀面與K1頂端等高,此時水銀已進入K1,且K1中水銀面比頂端低h,如圖乙所示。設(shè)測量過程中溫度、與K2相通的待測氣體的壓強均保持不變。已知K1和K2的內(nèi)徑均為d,M的容積為V0,水銀的密度為ρ,重力加速度大小為g。求:,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,(1)待測氣體的壓強;(2)該儀器能夠測量的最大壓強。,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,解析:(1)水銀面上升至M的下端使玻璃泡中氣體恰好被封住,設(shè)此時被封閉的氣體的體積為V,壓強等于待測氣體的壓強p。提升R,直到K2中水銀面與K1頂端等高時,K1中水銀面比頂端低h;設(shè)此時封閉氣體的壓強為p1,體積為V1,則,由力學(xué)平衡條件得p1=p+ρgh③整個過程為等溫過程,由玻意耳定律得pV=p1V1④,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,(2)由題意知h≤l⑥,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,思維點撥(1)由題意,水銀面上升后,求出氣體的狀態(tài)參量,然后由玻意耳定律求出壓強的表達式;(2)根據(jù)題意可知,M的直徑不知道,所以當h=l時,能準確測量的壓強最大,然后代入上式即可求出壓強。,利用氣體實驗定律及氣體狀態(tài)方程解決問題的基本思路,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,即學(xué)即練3.(2016全國卷Ⅱ)一氧氣瓶的容積為0.08m3,開始時瓶中氧氣的壓強為20個大氣壓。某實驗室每天消耗1個大氣壓的氧氣0.36m3。當氧氣瓶中的壓強降低到2個大氣壓時,需重新充氣。若氧氣的溫度保持不變,求這瓶氧氣重新充氣前可供該實驗室使用多少天。,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,答案:4天解析:設(shè)氧氣開始時的壓強為p1,體積為V1,壓強變?yōu)閜2(2個大氣壓)時,體積為V2。根據(jù)玻意耳定律得p1V1=p2V2①重新充氣前,用去的氧氣在p2壓強下的體積為V3=V2-V1②設(shè)用去的氧氣在p0(1個大氣壓)壓強下的體積為V0,則有p2V3=p0V0③設(shè)實驗室每天用去的氧氣在p0下的體積為ΔV,則氧氣可用的天數(shù)為,聯(lián)立①②③④式,并代入數(shù)據(jù)得n=4天⑤,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,力熱綜合問題實際問題中的研究對象除氣體外,可以大致分為活塞和液柱(粗細均勻)兩類。對于活塞,可以進行受力分析,列運動(平衡)方程。而液柱本身是流體,若出現(xiàn)在連通器里,則同一水平高度液面處壓強相等;因此對于液柱,既可以按等同于活塞的分析方法,根據(jù)運動狀態(tài)列方程,也可以按液體壓強公式p=ρgh來計算,從而簡化分析和計算。,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,例3(2017全國卷Ⅱ)一熱氣球體積為V,內(nèi)部充有溫度為Ta的熱空氣,氣球外冷空氣的溫度為Tb。已知空氣在1個大氣壓、溫度T0時的密度為ρ0,該氣球內(nèi)、外的氣壓始終都為1個大氣壓,重力加速度大小為g。(1)求該熱氣球所受浮力的大小;(2)求該熱氣球內(nèi)空氣所受的重力;(3)設(shè)充氣前熱氣球的質(zhì)量為m0,求充氣后它還能托起的最大質(zhì)量。,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,解析:(1)設(shè)1個大氣壓下質(zhì)量為m的空氣在溫度為T0時的體積為V0,密度為,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,(2)氣球內(nèi)熱空氣所受的重力為G=ρ(Ta)Vg⑦,(3)設(shè)該氣球還能托起的最大質(zhì)量為m,由力的平衡條件得mg=f-G-m0g⑨聯(lián)立⑥⑧⑨式得,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,思維點撥此題是熱學(xué)問題和力學(xué)問題的綜合題;一是知道阿基米德定律,知道溫度不同時氣體密度不同;二是能分析氣球的受力情況列出平衡方程;三是根據(jù)氣體實驗定律列出相應(yīng)方程。,1.選封閉氣體為研究對象,根據(jù)過程特征選用氣體定律建立方程。2.選物體為研究對象,根據(jù)運動狀態(tài)由平衡條件或牛頓第二定律建立方程。3.氣體壓強是力學(xué)規(guī)律和熱學(xué)規(guī)律之間聯(lián)系的橋梁。,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,即學(xué)即練4.如圖所示,一固定的豎直汽缸由一大一小兩個同軸圓筒組成,兩圓筒中各有一個活塞,已知大活塞的質(zhì)量為m1=2.50kg,橫截面積為S1=80.0cm2;小活塞的質(zhì)量為m2=1.50kg,橫截面積為S2=40.0cm2;兩活塞用剛性輕桿連接,間距保持為l=40.0cm;汽缸外大氣的壓強為p=1.00105Pa,溫度為T=303K。初始時大活塞與大圓筒底部相距,兩活塞間封閉氣體的溫度為T1=495K?，F(xiàn)汽缸內(nèi)氣體溫度緩慢下降,忽略兩活塞與汽缸壁之間的摩擦,重力加速度大小g取10m/s2。求:,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,(1)在大活塞與大圓筒底部接觸前的瞬間,汽缸內(nèi)封閉氣體的溫度。(2)缸內(nèi)封閉的氣體與缸外大氣達到熱平衡時,缸內(nèi)封閉氣體的壓強。,答案:(1)330K(2)1.01105Pa解析:(1)設(shè)初始時氣體體積為V1,在大活塞與大圓筒底部剛接觸時,缸內(nèi)封閉氣體的體積為V2,溫度為T2。由題給條件得,V2=S2l②在活塞緩慢下移的過程中,用p1表示缸內(nèi)氣體的壓強,由力的平衡條件得S1(p1-p)=m1g+m2g+S2(p1-p)③故此過程缸內(nèi)氣體的壓強不變。由蓋—呂薩克定律有,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,聯(lián)立①②④式并代入題給數(shù)據(jù)得T2=330K。⑤(2)在大活塞與大圓筒底部剛接觸時,由③式得被封閉氣體的壓強為p1=1.10105Pa。在此后與汽缸外大氣達到熱平衡的過程中,被封閉氣體的體積不變,設(shè)達到熱平衡時被封閉氣體的壓強為p,由查理定律,有,聯(lián)立③⑤⑥式并代入題給數(shù)據(jù)得p=1.01105Pa。,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,關(guān)聯(lián)氣體的狀態(tài)變化問題多個系統(tǒng)相互聯(lián)系的定質(zhì)量氣體問題,往往以壓強建立起系統(tǒng)間的關(guān)系,各系統(tǒng)獨立進行狀態(tài)分析,要確定每個研究對象的變化性質(zhì),分別應(yīng)用相應(yīng)的實驗定律,并充分應(yīng)用各研究對象之間的壓強、體積、溫度等量的有效關(guān)聯(lián)。若活塞可自由移動,一般要根據(jù)活塞平衡確定兩部分氣體的壓強關(guān)系。,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,例4(2017全國卷Ⅰ)如圖,容積均為V的汽缸A、B下端有細管(容積可忽略)連通,閥門K2位于細管的中部,A、B的頂部各有一閥門K1、K3;B中有一可自由滑動的活塞(質(zhì)量、體積均可忽略)。初始時,三個閥門均打開,活塞在B的底部;關(guān)閉K2、K3,通過K1給汽缸充氣,使A中氣體的壓強達到大氣壓p0的3倍后關(guān)閉K1。已知室溫為27℃,汽缸導(dǎo)熱。,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,(1)打開K2,求穩(wěn)定時活塞上方氣體的體積和壓強;(2)接著打開K3,求穩(wěn)定時活塞的位置;(3)再緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體使其溫度升高20℃,求此時活塞下方氣體的壓強。,解析:(1)設(shè)打開K2后,穩(wěn)定時活塞上方氣體的壓強為p1,體積為V1。依題意,被活塞分開的兩部分氣體都經(jīng)歷等溫過程。由玻意耳定律得p0V=p1V1①(3p0)V=p1(2V-V1)②聯(lián)立①②式得,p1=2p0④,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,(2)打開K3后,由④式知,活塞必定上升。設(shè)在活塞下方氣體與A中氣體的體積之和為V2(V2≤2V)時,活塞下方氣體壓強為p2。由玻意耳定律得(3p0)V=p2V2⑤由⑤式得,(3)設(shè)加熱后活塞下方氣體的壓強為p3,氣體溫度從T1=300K升高到T2=320K的等容過程中,由查理定律得,將有關(guān)數(shù)據(jù)代入⑦式得p3=1.6p0⑧,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,思維點撥審題明確:一是開始被活塞分開的兩部分氣體都經(jīng)歷等溫過程,可分別根據(jù)玻意耳定律列出方程求解;二是打開K3后,判斷活塞上升還是下降,弄清穩(wěn)定時的位置,找清兩部分之間壓強和體積關(guān)系,然后根據(jù)實驗定律列出方程;三是再緩慢加熱汽缸內(nèi)氣體后,分析活塞下方氣體所遵循的定律,即可求解。,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,相關(guān)聯(lián)氣體問題涉及兩部分(或兩部分以上)氣體,它們之間無氣體交換,但在壓強或體積這些量間有一定的關(guān)系,分析清楚這些關(guān)系往往是解決問題的關(guān)鍵。解決相關(guān)聯(lián)問題的一般方法是:1.分別選取每部分氣體為研究對象,確定初、末狀態(tài)及其狀態(tài)參量,根據(jù)氣態(tài)方程寫出狀態(tài)參量間的關(guān)系式。2.分析相關(guān)聯(lián)氣體間的壓強或體積之間的關(guān)系并寫出關(guān)系式。3.聯(lián)立求解并選擇物理意義正確的解。,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,即學(xué)即練5.(2016全國卷Ⅲ)一U形玻璃管豎直放置,左端開口,右端封閉,左端上部有一光滑的輕活塞。初始時,管內(nèi)汞柱及空氣柱長度如圖所示。用力向下緩慢推活塞,直至管內(nèi)兩邊汞柱高度相等時為止。求此時右側(cè)管內(nèi)氣體的壓強和活塞向下移動的距離。已知玻璃管的橫截面積處處相同;在活塞向下移動的過程中,沒有發(fā)生氣體泄漏;大氣壓強p0=75.0cmHg。環(huán)境溫度不變。,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,答案:144cmHg9.42cm解析:設(shè)初始時,右管中空氣柱的壓強為p1,長度為l1;左管中空氣柱的壓強為p2=p0,長度為l2?；钊幌峦苃后,右管中空氣柱的壓強為p1,長度為l1;左管中空氣柱的壓強為p2,長度為l2。以cmHg為壓強單位。由題給條件得p1=p0+(20.0-5.00)cmHg①,由玻意耳定律得p1l1=p1l1③聯(lián)立①②③式和題給條件得p1=144cmHg④依題意p2=p1⑤,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,由玻意耳定律得p2l2=p2l2⑦聯(lián)立④⑤⑥⑦式和題給條件得h=9.42cm⑧,